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Title: Dispersion of fruit flies (Diptera: Tephritidae) at high and low densities and consequences of mismatching dispersions of wild and sterile flies

Abstract

Both wild and released (sterile) Bactrocera tryoni (Froggatt) (Diptera: Tephritidae) and wild Bactrocera papayae (Drew and Hancock) in Australia had patchy distributions and comparisons with predictions of the negative binomial model indicated that the degree of clumping was sometimes very high, particularly at low densities during eradication. An increase of mean recapture rate of sterile B. tryoni on either of 2 trap arrays was not accompanied by a reduction in its coefficient of variation and when recapture rates were high, the percentage of traps catching zero decreased only slightly with increase in recapture rate, indicating that it is not practicable to decrease the heterogeneity of dispersion of sterile flies by increasing the number released. There was often a mismatch between the dispersion patterns of the wild and sterile flies, and the implications of this for the efficiency of the sterile insect technique (SIT) were investigated with a simulation study with the observed degrees of mismatch obtained from the monitoring data and assuming the overall ratio of sterile to wild flies to be 100:1. The simulation indicated that mismatches could result in the imposed rate of increase of wild flies being up to 3.5 times higher than that intended (i.e., 0.35more » instead of 0.1). The effect of a mismatch always reduces the efficiency of SIT. The reason for this asymmetry is discussed and a comparison made with host-parasitoid and other systems. A release strategy to counter this effect is suggested. (author) [Spanish] Las moscas naturales y liberadas (esteriles) de Bactrocera tryoni (Froggatt) (Diptera: Tephritidae) y Bactrocera papayae (Drew and Hancock) en Australia tuvieron distribuciones en parches y sus compariciones con las predicciones de un modelo binomial negativo indicaron un nivel de agregacion a veces fue muy alto, particularmente en las densidades bajas durante de eradicacion. Un aumento en el promedio de la tasa de B. tryoni esteriles recapturadas en las dos formas de trampas no fue acompanado por una reduccion en su coeficiente de variacion y cuando las tasas de moscas recapturadas fue alto, el porcentaje de las trampas que capturaron ninguna mosca bajo solo un poco con un aumento en la tasa de las moscas recapturadas, esto indico que no es practicable bajar la heterogenicidad de dispersion de las moscas esteriles por medio de un aumento el numero de moscas liberadas. Muy a menudo se encontro un desajusto entre los patrones de dispersion de las moscas naturales y esteriles, y las implicaciones de esto para la eficiencia de la tecnica del insecto esteril (TIE) fueron investigadas en un estudio de simulacion con los grados de desajustes observados obtenidos de los datos del monitoreo y se considero que la razon general del numero de moscas esteriles a moscas naturales fueron 100:1. La simulacion indico que los desajustes en los patrones de dispersion pueden resultar en una tasa impuesta sobre el aumento de las moscas naturales de hasta 3.5 veces mas alta que la tasa intentada (i.e., 0.35 en vez de 0.1). El efecto de un desajuste siempre reduce la eficiencia de TIS. Se discute la razon para esta asimetria y una comparicion hecha con el sistema de hospedero-parasitoid y otros sistemas. Se sugiere una estrategia de liberacion para contrarrestar este efecto. (author)« less

Authors:
 [1]
  1. Fruit Fly Research Centre, School of Biological Sciences, University of Sydney A08, NSW 2006 (Australia)
Publication Date:
OSTI Identifier:
20942920
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[136:DOFFDT]2.0.CO;2; Proceedings of a 5-year FAO/IAEA Coordinated Research Project on Fruit Fly Quality, Control, and Behavior; 38 refs, 5 figs, 1 tab
Country of Publication:
United States
Language:
English
Subject:
60 APPLIED LIFE SCIENCES; EFFICIENCY; FORECASTING; FRUIT FLIES; INSECT DISPERSAL; MASS REARING; SIMULATION; STERILE MALE TECHNIQUE

Citation Formats

Meats, A. Dispersion of fruit flies (Diptera: Tephritidae) at high and low densities and consequences of mismatching dispersions of wild and sterile flies. United States: N. p., 2007. Web. doi:10.1653/0015-4040(2007)90[136:DOFFDT]2.0.CO;2; PROCEEDINGS OF A 5-YEAR FAO/IAEA COORDINATED RESEARCH PROJECT ON FRUIT FLY QUALITY, CONTROL, AND BEHAVIOR; 38 REFS, 5 FIGS, 1 TAB.
Meats, A. Dispersion of fruit flies (Diptera: Tephritidae) at high and low densities and consequences of mismatching dispersions of wild and sterile flies. United States. doi:10.1653/0015-4040(2007)90[136:DOFFDT]2.0.CO;2; PROCEEDINGS OF A 5-YEAR FAO/IAEA COORDINATED RESEARCH PROJECT ON FRUIT FLY QUALITY, CONTROL, AND BEHAVIOR; 38 REFS, 5 FIGS, 1 TAB.
Meats, A. Thu . "Dispersion of fruit flies (Diptera: Tephritidae) at high and low densities and consequences of mismatching dispersions of wild and sterile flies". United States. doi:10.1653/0015-4040(2007)90[136:DOFFDT]2.0.CO;2; PROCEEDINGS OF A 5-YEAR FAO/IAEA COORDINATED RESEARCH PROJECT ON FRUIT FLY QUALITY, CONTROL, AND BEHAVIOR; 38 REFS, 5 FIGS, 1 TAB.
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title = {Dispersion of fruit flies (Diptera: Tephritidae) at high and low densities and consequences of mismatching dispersions of wild and sterile flies},
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doi = {10.1653/0015-4040(2007)90[136:DOFFDT]2.0.CO;2; PROCEEDINGS OF A 5-YEAR FAO/IAEA COORDINATED RESEARCH PROJECT ON FRUIT FLY QUALITY, CONTROL, AND BEHAVIOR; 38 REFS, 5 FIGS, 1 TAB},
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  • 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
  • The sterile insect technique (SIT) is increasingly being used around the world to control Ceratitis capitata (Wiedemann) (Diptera: Tephritidae), the Mediterranean fruit fly as part of an area-wide integrated approach. One option that may improve the effectiveness of the SIT, by increasing the sexual competitiveness of released sterile males, consists of feeding males protein during the post-teneral stage, a diet that increases sexual performance of wild males. We examine the effects of diet on the successive hurdles males must overcome in order to inseminate females, i.e., joining leks, copulating females, having their sperm stored and inhibition of female remating. Inmore » addition, we address the effects of diet on post-release foraging success, longevity, and the ability to withstand starvation. While protein feeding universally increases the sexual success of wild males, its effect on sterile males varies with strain, experimental settings, and environmental conditions. In some cases, treatments that resulted in the best sexual performance were significantly associated with increased vulnerability to starvation. However, no particular diet affected the ability of sterile males to find nutrients in the field when these where available. We suggest it may be better to release relatively short-lived flies that are highly competitive, rather than long-lived, sexually ineffective ones. (author) [Spanish] El uso de la tecnica de insecto esteril (TIE) esta aumentando alrededor del mundo para el control de Ceratitis capitata (Wiedemann) (Diptera: Tephritidae), la mosca mediterranea de la fruta como parte de un enfoque integrado por toda el area. Una opcion que puede mejorar la eficiencia de TIE, por medio del aumento de la capacidad de los machos esteriles liberados para competir, consiste en la alimentacion de los machos con proteina durante la etapa de pos-teneral, una dieta que aumenta el desempeno sexual de los machos naturales. Nosotros examinamos los efectos de la dieta sobre los obstaculos sucesivos que los machos tienen que superar para inseminar las hembras, i.e., unir con otros machos en areas para el apareamiento, copula de las hembras, almacenar esperma e inhibir el re-apareamiento de hembras. Ademas discutimos los efectos de la dieta sobre el exito de su actividad forrajera despues de ser liberados, la longevidad y la habilidad para aguantar la inanicion. Mientras que la alimentacion con proteina universalmente aumentan el exito sexual de los machos naturales, su efecto sobre los machos esteriles varia segun la raza, el lugar de los experimentos y las condiciones ambientales. En algunos casos, los tratamientos que resultaron con mejor desempeno sexual fueron asociados significativamente con el aumento de la vulnerabilidad a la inanicion. Sin embargo, ninguna dieta en particular afecto la habilidad de los machos esteriles para encontrar nutrientes en el campo cuando fueron disponibles. Nosotros sugerimos que puede ser mejor el liberar moscas que tienen una vida relativamente corta y que son mas competidoras, en vez de moscas que tienen una vida larga y sexualmente inefectiva. (author)« less
  • The success of Mediterranean fruit fly (medfly) Ceratitis capitata (Wiedemann) control programs integrating the sterile insect technique (SIT) is based on the capacity of released the sterile males to compete in the field for mates. The Islands of Madeira are composed of 2 populated islands (Madeira and Porto Santo) where the medfly is present. To evaluate the compatibility and sexual performance of sterile flies we conducted a series of field cage tests. At same time, the process of laboratory domestication was evaluated. 3 wild populations, one semi-wild strain, and 1 mass reared strain were evaluated: the wild populations of (1)more » Madeira Island (north coast), (2) Madeira Island (south coast), and (3) Porto Santo Island; (4) the semi-wild population after 7 to 10 generations of domestication in the laboratory (respectively, for first and second experiment); and (5) the genetic sexing strain in use at Madeira medfly facility (VIENNA 7mix2000). Field cage experiments showed that populations of all origins are mostly compatible. There were no significant differences among wild populations in sexual competitiveness. Semi-wild and mass-reared males performed significantly poorer in both experiments than wild males in achieving matings with wild females. The study indicates that there is no significant isolation among strains tested, although mating performance is reduced in mass-reared and semi-wild flies after 7 to 10 generations in the laboratory. (author) [Spanish] El exito de los programas de control de la mosca mediterranea de la fruta (Ceratitis capitata (Wiedemann) que integran la tecnica del insecto esteril (TIE) esta basado en la capacidad de machos esteriles para competir en el campo por sus parejas. Las Islas de Madeira consisten de 2 islas pobladas (Madeira y Porto Santo) donde la mosca mediterranea de la fruta esta presente. Para evaluar la compatibilidad y el funcionamiento sexual de moscas esteriles nosotros realizamos una serie de pruebas de jaula en el campo. Al mismo tiempo, el proceso de la domesticacion en el laboratorio fue evaluado. Tres poblaciones naturales, una poblacion semi-natural y una poblacion criada en masa fueron evaluadas: las poblaciones natural de (1) Isla de Madeira (costa norte), (2) Isla de Madeira (costa sur) y (3) Isla de Porto Santo; (4) una poblacion semi-natural despues de 7 a 10 generaciones de domesticacion en el laboratorio (respectivamente, para el primero y segundo experimento); y (5) la raza para separar sexos geneticamente que es usada en el laboratorio de la mosca mediterranea de Madeira (VIENNA 7mix2000). Los experimentos usando jaulas en el campo mostraron que las poblaciones de diferentes origines fueron en su mayor parte compatibles. No hubo diferencias significativas en la capacidad para competir sexualmente entre las poblaciones naturales. Los machos semi-naturales y los machos criados en masa mostraron un desempeno significativamente bajo en ambos experimentos que los machos naturales en el logro de copula con las hembras naturales. Este estudio indica que no hay un aislamiento significativo entre las razas probadas, aunque el desempeno en el apareamiento fue reducido en las moscas criadas en masa y semi-naturales despues de 7 a 10 generaciones en el laboratorio. (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
  • 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