Functional and numerical responses of Iphiseius degenerans (Berlese) (Acari: Phytoseiidae) to different biological stages of Eutetranychus orientalis (Klein) (Acari: Tetranychidae)*

Functional and numerical responses of the predatory mite, Iphiseius degenerans (Berlese) (Acari: Phytoseiidae) to four different biological stages (egg, larva, protonymph and adult male) of the citrus brown mite, Eutetranychus orientalis (Klein) (Acari: Tetranychidae) were determined under laboratory conditions. In the experiments, six different prey densities (5, 10, 20, 40, 60 and 80) for each biological stage of the prey were provided to the predatory mite for 24 hours. Results showed that the proportion of prey consumption of I. degenerans decelerated with increasing prey densities of all biological stages of the prey. Logistic regression analysis indicated that I. degenerans showed a Type II functional response regardless of prey stage. The attack rate (α) and the handling time (Th) varied based on the biological stages. The highest α (1.596) and the lowest Th (0.014) values were determined when the predator fed on adult males and larvae of E. orientalis, respectively. The numerical response curves were similar to those of Type II functional response. The efficiency of conversion of ingested food (ECI) of female I. degenerans decreased on all biological stages when prey density increased. The highest and the lowest average daily mean number of eggs laid by I. degenerans were found as 0.45 and 1.90 when it fed on eggs and larvae of its prey, respectively. According to the results, I. degenerans has a potential to be used as a predator in biological control of E. orientalis.

Climatic and cultivar effects on phytoseiid species establishment and seasonal abundance on citrus

The structure of phytoseiid communities on citrus varies among orchards and seasons, with potential implications for biocontrol services. Such variation may be driven by meteorological conditions and cultivar-specific traits. We conducted an outdoor seedling experiment to determine the effects of different cultivars on the establishment of introduced predatory mites (Euseius stipulatus and E. scutalis) and colonization by naturally occurring phytoseiids (Amblyseius swirskii, Iphiseius degenerans, and Typhlodromus athiasae) across seasons. Euseius stipulatus persisted through the spring only where it was released, regardless of cultivar, and reduced colonization by I. degenerans. In early summer (hot and dry conditions), nearly all phytoseiid species essentially disappeared, and after that only the naturally occurring A. swirskii and T. athiasae re-established. In mid-summer, A. swirskii colonized cultivars differentially, especially where pollen was provisioned, and was negatively related with the colonization of T. athiasae, which is known as its intraguild prey. Additionally, we performed laboratory experiments that simulated daily temperature fluctuations typical to spring and mid-summer seasons, measuring key demographic parameters of A. swirskii and E. stipulatus on leaf disc arenas of two citrus cultivars. Simulated spring temperatures resulted in higher total reproductive output in E. stipulatus than in A. swirskii, whereas mid-summer temperatures resulted in the opposite pattern. Both results are consistent with the seasonal patterns observed in the outdoor experiment. Together with the phytoseiid dynamics observed previously in commercial orchards, these findings emphasize the role of meteorological conditions and cultivars in the structure and function of phytoseiid communities.

Μελέτη της βιολογίας - οικολογίας του θηρευτικού ακάρεως amblydromalus limonicus (acari: phytoseiidae)

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, τα πειράματα της οποίας πραγματοποιήθηκαν κατά τα έτη 2012 – 2017, μελετήθηκαν στοιχεία της βιολογίας και οικολογίας του αρπακτικού ακάρεως Amblydromalus limonicus Garman and McGregor (Acari: Phytoseiidae) καθώς και ο ρόλος της γύρης ως εναλλακτικής / συμπληρωματικής τροφής του αρπακτικού στο πλαίσιο ενός προγράμματος ολοκληρωμένης διαχείρισης. Ειδικότερα, διερευνήθηκαν: α) η διατροφική αξία της γύρης επιλεγμένων φυτικών ειδών ως εναλλακτικής / συμπληρωματικής τροφής του αρπακτικού, β) η ενδοσυντεχνιακή θήρευση και ο ρόλος της γύρης στην ιδιαίτερη αυτή μορφή αλληλεπίδρασης μεταξύ του A. limonicus και τριών ενδημικών ειδών αρπακτικών ακάρεων Phytoseiidae και γ) η δυνατότητα αξιοποίησης της γύρης (ως συμπληρωματικής τροφής) με στόχο τον περιορισμό της έντασης των υποθανατηφόρων επιδράσεων έκθεσης του A. limonicus σε νωπά υπολείμματα ψεκασμού του εντομοκτόνου flonicamid.Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων διαπιστώθηκε ότι μεταξύ των διαφορετικών ειδών γύρης που αξιολογήθηκαν, η γύρη του φυτού Typha latifolia παρουσίασε την υψηλότερη διατροφική αξία ως εναλλακτική τροφή του A. limonicus. Ως υψηλής, ενδιάμεσης και χαμηλής, αντιστοίχως διατροφικής αξίας χαρακτηρίστηκαν η γύρη του αραβοσίτου, της ελιάς και του πεύκου.Διαπιστώθηκε ότι η παροχή γύρης υψηλής διατροφικής αξίας ως συμπληρωματικής τροφής του αρπακτικού ακάρεως A. limonicus προκαλεί σημαντική μείωση της κατανάλωσης προνυμφών θρίπα η οποία ωστόσο, αντισταθμίζεται σε σημαντικό βαθμό μέσω της αριθμητικής απόκρισης (αύξηση ωοπαραγωγής) του θηρευτή, ενισχύοντας τελικά την αποτελεσματικότητά του ως παράγοντα βιολογικής καταπολέμησης. Αντίθετα, η παροχή γύρης χαμηλής διατροφικής αξίας (γύρη πεύκου) είχε ως αποτέλεσμα την περιορισμένη, αν και στατιστικώς σημαντική, μείωση της θήρευσης χωρίς επιπλέον ισχυρή ενίσχυση της αριθμητικής απόκρισης του αρπακτικού. Συμπερασματικά, η παροχή γύρης ως συμπληρωματικής τροφής του A. limonicus μπορεί να έχει ως συνέπεια τον σημαντικό περιορισμό της κατανάλωσης λείας. Ωστόσο, στην περίπτωση της υψηλής διατροφικής αξίας γύρης Typha angustifolia η αύξηση της αριθμητικής απόκρισης του αρπακτικού μπορεί τελικά να ενισχύσει την αποτελεσματικότητα της βιολογικής καταπολέμησης.Η παροχή γύρης ως εναλλακτικής τροφής επηρέασε σημαντικά την ένταση της ενδοσυντεχνιακής θήρευσης μεταξύ του A. limonicus και των ενδημικών ειδών Euseius finlandicus, Euseius stipulatus και Iphiseius degenerans. Σε συνθήκες απουσίας λείας ή εναλλακτικής τροφής (γύρης), το A. limonicus φαίνεται ότι είναι ισχυρότερος ενδοσυντεχνιακός θηρευτής σε σχέση με τα E. finlandicus και E. stipulatus, υποδεέστερος ωστόσο του I. degenerans. Η παροχή γύρης μείωσε την ένταση της ενδοσυντεχνιακής θήρευσης. Ωστόσο, το A. limonicus παρέμεινε ανταγωνιστικά υπέρτερο των ενδημικών ειδών E. finlandicus και E. stipulatus.Τέλος η παροχή γύρης ως συμπληρωματικής τροφής του A. limonicus περιόρισε σημαντικά τις αρνητικές υποθανατηφόρες επιδράσεις της έκθεσης του αρπακτικού σε νωπά υπολείμματα ψεκασμού του εντομοκτόνου flonicamid. Η συχνή παροχή μικρών ποσοτήτων του εμπορικά διαθέσιμου σκευάσματος γύρης (NutrimiteTM, Biobest N.V.) του φυτού T. angustifolia μετά από την εφαρμογή ενός εντομοκτόνου μέτριας τοξικότητας μπορεί να αποτελέσει ένα αποτελεσματικό διαχειριστικό εργαλείο ενίσχυσης της χρήσης του A. limonicus και σε προγράμματα ολοκληρωμένης διαχείρισης συνδυαστικά με τη χημική καταπολέμηση.Συμπερασματικά, το αρπακτικό άκαρι A. limonicus μπορεί να αναπτύσσεται και να αναπαράγεται με επιτυχία σε γύρεις διαφορετικών φυτικών ειδών. Η παροχή γύρης ως συμπληρωματικής τροφής (συνδυασμένη κατανάλωση γύρης και λείας) μπορεί να ενισχύει περαιτέρω τη δυναμική αύξησης του πληθυσμού του ακάρεως, ιδιαίτερα στην περίπτωση της γύρης του T. latifolia. Η συχνή παροχή μικρών ποσοτήτων γύρης (T. angustifolia) ως συμπληρωματικής τροφής μπορεί να εξαλείψει τις υποθανατηφόρες επιδράσεις της έκθεσης σε υπολείμματα ψεκασμού ενός εντομοκτόνου μέτριας τοξικότητας. Ως εναλλακτική τροφή (απουσία λείας), η παροχή γύρης μειώνει την ένταση της ενδοσυντεχνιακής θήρευσης μεταξύ του A. limonicus και των τριών ενδημικών ειδών αρπακτικών ακάρεων E. finlandicus, E. stipulatus και I. degenerans. Ωστόσο, ακόμα και στην περίπτωση αυτή, το εξωτικό είδος ως ανταγωνιστικά υπέρτερο, μπορεί να συνεχίσει να αποτελεί κίνδυνο για τα ενδημικά είδη του γένους Euseius. Τα παραπάνω ευρήματα διευρύνουν τις γνώσεις μας σχετικά με τη βιολογία του A. limonicus και τις δυνατοτήτες αξιοποίησης της γύρης επιλεγμένων φυτικών ειδών ως μέσου ενίσχυσης της αποτελεσματικότητας αρπακτικών ακάρεων σε προγράμματα ολοκληρωμένης διαχείρισης ή βιολογικής καταπολέμησης εχθρών των καλλιεργειών.

Χρήση μοριακών μεθόδων για τον προσδιορισμό και τη διερεύνηση της γενετικής ποικιλομορφίας ειδών της οικογένειας Phytoseiidae (Acari: Mesostigmata)

Στις σύγχρονες καλλιέργειες η εφαρμογή τόσο της Ολοκληρωμένης όσο και της Βιολογικής Αντιμετώπισης των εχθρών είναι πλέον κοινή λογική, με τους βιολογικούς παράγοντες που συμμετέχουν να αυξάνονται διαρκώς. Σε αυτούς υπάγονται και τα ακάρεα της οικογένειας Phytoseiidae, τα οποία δίνουν εντυπωσιακά αποτελέσματα ως προς τη μείωση των πληθυσμών των φυτοφάγων οργανισμών, που δημιουργούν προβλήματα στις καλλιέργειες. Τα αρπακτικά ακάρεα υπάρχουν και σε φυσιολογικές συνθήκες σε κάποιες από αυτές τις καλλιέργειες και είναι επιθυμητή η παραμονή τους και η ενίσχυση της παρουσία τους, ενώ σε άλλες περιπτώσεις έχουν εξαπολυθεί ως σκευάσματα από τους παραγωγούς. Η γνώση του είδους των αρπακτικών οργανισμών είναι μείζονος σημασίας για την ορθή φυτοπροστασία και τη διάσωση της καλλιέργειας και της τελικής παραγωγής. Η Κλασική Συστηματική Ταξινόμηση δίνει σημαντικές πληροφορίες, οι οποίες τείνουν να συνδυάζονται με τις Μοριακές Τεχνικές, ειδικά σε περιπτώσεις όπου η πρώτη αμφισβητείται. Δύο τέτοιες περιπτώσεις είναι α) περιπτώσεις ειδών ακάρεων που ομοιάζουν πολύ μεταξύ τους μορφολογικά και β) περιπτώσεις όπου η Κλασική συστηματική δε μπορεί να δώσει σαφείς απαντήσεις λόγω ελλιπών στοιχείων, όπως είναι η παρουσία μόνο ατελών σταδίων των ακάρεων και όχι κάποιου ακμαίου και ιδιαίτερα του θηλυκού ατόμου.Προς διερεύνηση των παραπάνω στην παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζεται το γένος Typhloseiulus της οικογένειας Phytoseiidae, στο οποίο για να διακριθούν τα είδη του οι Συστηματικοί χρησιμοποιούν στοιχεία μεταξύ άλλων και της χαιτοταξίας του. Ακόμα, εφαρμόζονται μοριακές τεχνικές στα διάφορα στάδια του είδους Iphiseius degenerans, διακεκριμένο βιολογικό παράγοντα, με στόχο την απομόνωση DNA και τον προσδιορισμό τους. Για την περίπτωση της διάκρισης ειδών εφαρμόστηκαν αρχικά οι κλείδες για το γένος και χρησιμοποιήθηκαν τρεις μοριακοί δείκτες μιτοχονδριακού DNA, οι 12Sr, COI - CJ-NR και COI - Barcode. Η εφαρμογή τους έγινε σε συνολικά εβδομήντα οκτώ πληθυσμούς που συλλέχθησαν σε φυτά σε τριάντα οκτώ περιοχές της Ελλάδος. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα και οι τρεις δείκτες είναι ικανοί να διακρίνουν είδη του γένους, παράγοντας φυλογενετικά δένδρα με διακριτούς ανά είδος κλάδους. Όμως, υστερούν αρκετά στο επίπεδο διάκρισης των πληθυσμών εντός του είδους. Επιπλέον, οι πληθυσμοί εμφανίζουν μεγάλη παραλλακτικότητα, φτάνοντας τους σαράντα εννέα απλοτύπους για την γονιδιακή αλληλουχία 12Sr.Η προσπάθεια για προσδιορισμό ενός είδους ακάρεως σε όλα του τα στάδια, ακόμα και σε αυτό του ωού, θεωρείται επιτυχής με το πρωτόκολλο που εφαρμόστηκε. Σημειώνεται ότι απομονώθηκε γενετικό υλικό σε όλα τα στάδια του I. degenerans (ακμαίο θήλυ-άρρεν, δευτερονυμφη, πρωτονύμφη, λάρβα, ωό) με τα αποτελέσματα της καθαρότητας και της ποσότητας του γενετικού υλικού να είναι ανάλογα με το μέγεθος της πρώτης ύλης. Έτσι, από τα ακμαία απομονώθηκε περισσότερο DNA σε σχέση με τα υπόλοιπα στάδια και η μικρότερη ποσότητα βρέθηκε στο στάδιο του ωού. Η ιδιαιτερότητα του πρωτοκόλλου και η επιτυχημένη του εφαρμογή εγκεινται στην προσθήκη διαλύματος PBS κατά το στάδιο της λύσης των κυττάρων, διευκολύνοντας την εξαγωγή του γενετικού υλικού από τα κύτταρα του οργανισμού. Επιπλέον, επιτυγχάνεται ορθός προσδιορισμός του είδους του ακάρεως ακόμα και στο στάδιο του ωού, με τις ήδη κατατεθειμένες αλληλουχίες να ταυτίζονται κατά 96%.Η συγκεκριμένη διατριβή δίνει απαντήσεις στον προσδιορισμό ειδών σε ακάρεα της οικογένειας Phytoseiidae και μάλιστα ακόμα και όταν αυτά δεν ευρίσκονται στο στάδιο του ακμαίου, αλλά και σε οποιοδήποτε άλλο στάδιο. Οι μοριακοί δείκτες που χρησιμοποιήθηκαν θα πρέπει να αξιοποιηθούν περισσότερο, καθώς φαίνεται ότι έχουν τη δυναμική να δώσουν ακόμα περισσότερες πληροφορίες και για τους πληθυσμούς, αλλά και τη γεωγραφική προέλευσή τους.

The puzzle of DNA sequences of Phytoseiidae (Acari:Mesostigmata) in the public GenBank database

The public database GenBank is an increasingly important source of sequence data for diagnostic and phylogenetic research; however, not all deposited sequences are necessarily correctly ascribed to a source species. We considered the example of the mite family Phytoseiidae to determine how the corresponding sequences could be accurately exploited. Phytoseiidae mites are well known worldwide for their ability to control certain mite and insect pests. The number of molecular approaches, especially for diagnostic purposes, has increased over the past decade, leading to an increase in the number of sequences registered in the GenBank database. The aim of the present paper was to evaluate the validity of the DNA sequences presently assigned to Phytoseiidae species in this database. Three hundred and fifty-one sequences, corresponding to the four most frequently registered DNA fragments (ITS, COI, Cytb and 12S rRNA), were considered. DNA extraction, amplification and sequencing were performed for the fragments 12S rRNA and ITS for Amblyseius andersoni, A. swirskii, Iphiseius degenerans, Euseius ovalis, E. stipulatus, Neoseiulus cucumeris and Typhlodromus pyri, as some identifications were questionable. Numerous problems were evident based on genetic distance analyses of these sequences. First, nomenclatural problems were encountered, preventing the correct identification of the taxa sequenced in one case. Suspected misidentifications were frequent, stressing the importance of voucher specimen availability. For the 12S rRNA fragment, sequences assigned to three Phytoseiidae species were those of their prey (Astigmata), underlining the care that must be taken when manipulating the DNA of such predators (sterile conditions and specific PCR primers). Finally, sequences of two regions of the COI mtDNA were encountered, leading to alignment problems between sequences of a same gene and same species. These results are discussed in relation to responsibilities of authors in terms of taxon identification and the great utility of open access DNA sequence databases, such as GenBank, for improving taxonomic identifications and advancing scientific research.