Low oxygen atmosphere enhances post-irradiation survival of Trichoplusia ni (Lepidoptera: Noctuidae)

Abstract

Phytosanitary irradiation (PI) is increasingly being used for disinfesting fresh commodities from insect pests of quarantine concern. The development of generic doses of irradiation that can be applied to broadly control all pests within a particular family, order, or even all insects across commodities and packaging types could facilitate greater use of PI. Many commodities are stored in controlled or modified atmospheres that are low in oxygen to preserve commodity quality and extend shelf life, but low-oxygen environments have been shown to affect radiotolerance in some insects and more work is needed to understand the impact of this oxygen-effect on radiotolerance for both the development of generic doses and to increase the acceptance of irradiation as a treatment by the fresh commodity industry. Here we show that irradiation of cabbage looper, Trichoplusia ni (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae), in anoxic atmospheres (0 kPa aPO2) increases radiotolerance compared to irradiation in normoxic atmospheres (21 kPa aPO2) last instar larvae, true pupae and mature pupae (pharate adults) when considering the emergence of healthy-looking, viable adults as the critical metric. Of the 3 stages irradiated, the last instar larvae were most susceptible to irradiation, followed by pupae, with pharate adults 24–48 h prior to emergence (sometimes referred to as late pupae) being the most tolerant stage. When pharate adults were irradiated in anoxia, healthy-looking adults emerged at absorbed doses of 784–789 Gy whereas no healthy-looking adults emerged at the same doses in normoxia. Effects of anoxia on reproduction of irradiated female pharate adults were subtle. A few F1 larvae hatched at doses estimated to be 585–591 Gy, suggesting that more work is needed to determine whether 400 Gy is an adequate generic dose to control late pupae of T. ni.

Resumen

La irradiación fitosanitaria (IF) es una táctica en desarrollo utilizada para desinfestar la mercancía fresca para plagas de cuarentena. De gran uso para IF es el desarrollo de una dosis genérica de irradiación la cual pueda ser aplicada ampliamente para el control de plagas en una familia, orden, o para todos los insectos indiferentemente de la mercancía o el tipo de embalaje. Mucha mercancía es almacenada en atmosferas controladas o modificadas las cuales utilizan bajo oxígeno para preservar la calidad de la mercancía, pero medio ambientes de bajo oxigeno tienen la capacidad de afectar la radio tolerancia de algunos insectos y más investigación es necesaria para entender el impacto del efecto de oxígeno en la radio tolerancia ante el desarrollo de dosis genéricas. Aquí demostramos que la irradiación bajo condiciones de anoxia (0 kPa aPO2) de larvas de ultimo instar, pupas verdaderas y pupas en avanzado estado de desarrollo (adultos farados) del gusano medidor de la col, Trichoplusia ni (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae), aumenta substancialmente la radiotolerancia comparado con gusanos irradiados en condiciones de normoxia (21 kPa aPO2) cuando se considera la aparición de adultos con apariencia saludable como la medida critica. De las tres etapas de desarrollo que fueron irradiadas las larvas de ultimo instar fueron las más susceptibles, seguidas por las pupas verdaderas. Los adultos farados (pupas en el último estado de desarrollo cuando las estructuras del adulto son visibles a través del tegumento) fueron los más tolerantes. Adultos con apariencia normal emergieron en doses de 784–789 Gy cuando fueron irradiados en anoxia pero no hubo ninguna aparición de adultos irradiados en esta dosis en normoxia. El efecto de irradiación en anoxia en las hembras fue bien sutil. Pocas F1 larvas aparecieron en dosis de 585–591 Gy, lo cual sugiere que más investigación es necesario para determinar si 400 Gy es un dosis genérica adecuada para el control de T. ni.