Phytosanitary irradiation against Maconellicoccus hirsutus (Hemiptera: Pseudococcidae)

Abstract

The purpose of this research was to determine the efficacy of ionizing irradiation as a phytosanitary treatment against the pink hibiscus mealybug, Maconellicoccus hirsutus Green (Hemiptera: Pseudococcidae), a species having major pest status in the Indian subcontinent and elsewhere. Various ontogenetic stages of M. hirsutus were exposed to gamma radiation at different doses to assess the metamorphic disruptions leading to lethality and/ or adult sterility. Effective treatment doses (ED99.9) ranged from 28 to 371 Gy where induced lethality due to metamorphic arrest and prevention of adult formation were used as the measure of efficacy against the various irradiated pre-imaginal stages. Further, ED99.9 doses ranging from 30 Gy for the radio-sensitive egg stage to 88 Gy for the N3-female—the most resistant pre-imaginal stage—were sufficient to induce sexual sterility in the parent generation (P) adults due to a carry-over effect of sub-lethal doses administered to the pre-imaginal stages. The ED99.9 values to induce sterility in adult females ranged from 112 to 235 Gy depending on the age of the irradiated adult females. Further, the effect of sub-sterilizing irradiation doses given to P generation adults was ascertained on the viability of their F1 progeny. ED99.9 doses in the range of 37–79 Gy administered to P adult females belonging to various age groups were sufficient to induce the complete prevention of F1 female adult formation. A gamma radiation ED99.9 dose in the range of 30–52 Gy administered to P adults—depending on which of the various age groups was irradiated—induced complete F1 sterility. In addition, this study also examined sensory characteristics like color and weight loss, and physico-chemical features like total soluble solids, titratable acidity, pH, vitamin C and ß-carotene contents of irradiated table grapes, Vitis vinifera L.(Vitales: Vitaceae)—a major host of Maconellicoccus hirsutus—that were found to be unaffected by phytosanitary irradiation at the highest dose tested, 400 Gy. The results indicated that at least 371 Gy would be required to cause metamorphic inhibition in the most radio-resistant pre-imaginal N3 female stage and ~240 Gy to completely sterilize the most radioresistant adult gravid female stage. However, the phytosanitary dose could be further reduced to less than 200 Gy if the criterion of efficacy would be the prevention of the formation of F1 N2 nymphs. This criterion warrants pilot testing to validate the final gamma irradiation dose to be employed for phytosanitary irradiation. This range of quarantine doses would also ensure no damage to the nutritional quality of irradiated foods.

Resumen

El propósito de esta investigación fue determinar la eficacia de la radiación ionizante como tratamiento fitosanitario contra la cochinilla rosada del hibisco, Maconellicoccus hirsutus Green (Hemiptera: Pseudococcidae), una especie que tiene el estatus de una plaga importante en el subcontinente indio y en otros lugares. Varios estadios ontogenéticos de M. hirsutus fueron expuestos a la radiación gamma en diferentes dosis para evaluar las interrupciones metamórficas que conducen a la mortalidad y/o esterilidad del adulto. El rango de las dosis eficaces (DE99.9) de tratamiento fue de 28 hasta 371 Gy donde se utilizo la letalidad inducida debido a un paro metamórfico y a la prevención de la formación de adultos como medida de la eficacia contra diversos estadios pre-imaginales irradiados. Además, las dosis DE99.9 entre 30 Gy para el estadio de huevo con el radio mas sensible hasta 88 Gy para la hembra N3—con el estadio pre-imaginal más resistente—fueron suficientes para inducir la esterilidad sexual en los adultos debido a un efecto de arrastre de dosis subletales administrados a los estadios pre-imaginales. El valor DE99.9 varia desde el 112 hasta 235 Gy para inducir la esterilidad en hembras adultas irradiadas dependiendo de la edad de la adulta irradiada. Además, se determinó el efecto de las dosis de irradiación de sub-esterilización dadas a los de adultos de la generación pariente (P) sobre la viabilidad de su progenie F1. La dosis DE99.9 de 37 a 79 Gy administrada a las hembras adultas P pertenecientes a diferentes grupos de edad fueron suficientes para inducir la prevención completa de la formación de hembras adultas de F1. Una dosis DE99.9 de radiación gamma de 30 a 52 Gy administrada a las adultas P—dependiendo de cuál de los diferentes grupos en edad fue irradiado —indujo la esterilidad completa de la F1. Además, este estudio también examinó las características sensoriales como el color y la pérdida de peso, y las características físico-químicas como sólidos solubles totales, acidez titulable, pH, contenido de vitamina C y beta-caroteno de las uvas de mesa Vitis vinifera L. (Vitales: Vitaceae) irradiadas—un hospedero importante de Maconellicoccus hirsutus—que se encontró que no se vean afectados por la irradiación fitosanitaria a la dosis más alta probada, 400 Gy. Los resultados indicaron que al menos 371 Gy sería necesario para causar la inhibición metamórfica en el estadio N3 más radio-resistente de la hembra pre-imaginal y ~ 240 Gy para esterilizar completamente el estadio más radio-resistente de la hembra adulta grávida. Sin embargo, la dosis fitosanitaria podría reducirse a menos de 200 Gy si el criterio de la eficacia sería la prevención de la formación de ninfas N2 de la F1. Este criterio merece una prueba piloto para validar la dosis final de la irradiación gamma a emplear para la irradiación fitosanitaria. Esta rango de dosis de cuarentena también aseguraría el no daño a la calidad nutricional de los alimentos irradiados.