Isotopic discrimination and persistence of the 13C marker in adults of Anastrepha fraterculus (Diptera: Tephritidae) Brazilian-1 morphotype

  • Victor Wilson Botteon Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (CENA/USP), Piracicaba, São Paulo 13416-000, Brazil
  • Maria de Lourdes Zamboni Costa Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (CENA/USP), Piracicaba, São Paulo 13416-000, Brazil
  • Luis Anselmo Lopes Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (CENA/USP), Piracicaba, São Paulo 13416-000, Brazil
  • Adalecio Kovaleski Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), Estação Experimental de Fruticultura de Clima Temperado, Vacaria, RS 95200-000, Brazil
  • Luiz Antonio Martinelli Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (CENA/USP), Piracicaba, São Paulo 13416-000, Brazil
  • Thiago Mastrangelo Centro de Energia Nuclear na Agricultura of the Universidade de São Paulo (CENA/USP) http://orcid.org/0000-0003-1882-9565

Abstract

Stable carbon isotope ratios can be used to discriminate between wild and sterile insects that are caught in surveillance traps when 2 isotopically distinct dietary sources are available for the immature or adult stages. Artificial diets containing naturally 13C-labelled sugar can isotopically mark the adults of some tephritids, but when sexually mature flies are released in the field, their food source usually changes from a C4 to a C3 plant. Consequently, the isotopic composition of flies can change toward the isotopic signatures associated with the new diet. For isotope labelling to be more meaningful in a pest management program that integrates the sterile insect technique, it is important to know the persistence of the carbon isotope marker in field-release sterile adults. Therefore, this study was intended to assess the degree of isotopic differentiation between wild samples of Anastrepha fraterculus (Wiedemann) (Diptera: Tephritidae) and flies reared on different artificial diets, and to estimate the turnover of carbon in flies after shifts to different adult diets. The whole bodies of flies reflected the overall isotopic composition of their larval diets immediately after emergence. When the adult diet was switched, the δ13C signatures of flies changed rapidly for 6 to 8 d, then reached an isotopic equilibrium with the final diet. Depletions up to −5.6‰ (parts per thousand) were observed in the signatures of flies switched from a C4 to a C3-based diet. However, appropriate feeding on diets with C4 sources ensured that the isotopic composition of larval diets was fixed in body structures of adult A. fraterculus, maintaining measurable 13C signals distinct from wild flies for 15 d after diet switching. No differences were found between males and females when they fed on different pre-release diets or after diet change. The 13C stable isotope proved to be a reliable marker for differentiating wild and laboratory-reared A. fraterculus flies.

 

Resumo

A razão entre os isótopos estáveis do carbono pode ser utilizada na distinção entre insetos selvagens e estéreis que são capturados em armadilhas de monitoramento, quando duas fontes de dieta isotopicamente distintas são disponíveis para os estágios imaturos ou adultos. Dietas artificiais contendo açúcar naturalmente marcado com 13C podem marcar isotopicamente os adultos de algumas espécies de tefritídeos, mas quando moscas sexualmente maduras são liberadas no campo, sua fonte alimentar geralmente muda de uma planta C4 para outra com metabolismo C3. Consequentemente, a composição isotópica das moscas pode cambiar em direção às assinaturas isotópicas associadas com a dieta mais recente. Para que a marcação isotópica tenha sentido em um programa de manejo de pragas que integra a Técnica do Inseto Estéril, é importante saber a persistência do marcador isotópico de carbono nos adultos estéreis liberados no campo. Este estudo objetivou, portanto, avaliar o grau de diferenciação entre amostras de Anastrepha fraterculus (Wiedemann) (Diptera: Tephritidae) selvagem e moscas criadas em diferentes dietas artificiais, e estimar o turnover do carbono nas moscas após a mudança das dietas de adulto. Os corpos das moscas refletiram a composição isotópica geral de suas dietas larvais logo após a emergência. Quando a dieta de adulto foi mudada, as assinaturas de δ13C das moscas mudaram rapidamente por 6 a 8 dias e logo alcançaram um equilíbrio isotópico com a dieta final. Depleções de até −5.6‰ puderam ser observadas nas assinaturas das moscas que mudaram de uma dieta C4 para uma C3. Entretanto, uma alimentação adequada nas dietas com fontes C4 permitiu que a composição isotópica das dietas larvais fosse fixada nas estruturas corporais de A. fraterculus, mantendo sinais de 13C mensuráveis e distintos das moscas selvagens por 15 dias após a troca de dietas. Não foram encontradas diferenças entre machos e fêmeas quando elas se alimentaram em diferentes dietas pré-liberação ou após a troca de dieta. O isótopo estável 13C provou ser um marcador confiável para a diferenciação de moscas selvagens e criadas em laboratório de A. fraterculus.

Key Words: Sterile Insect Technique; stable isotope analysis; monitoring; South American fruit fly

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Author Biography

Thiago Mastrangelo, Centro de Energia Nuclear na Agricultura of the Universidade de São Paulo (CENA/USP)

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Published
2019-07-31
Section
Research Papers