Development of phytosanitary irradiation against Aceria litchii (Trombidiformes: Eriophyidae) on lychee

Abstract

The lychee erinose mite, Aceria litchii (Keifer) (Trombidiformes: Eriophyidae), is the most important pest of lychee (Litchi chinensis Sonn. (Sapindales: Sapindaceae) in parts of China, India, Southeast Asia, South Africa and Brazil. This study sought to develop the basis for phytosanitary irradiation of lychee to provide quarantine security against this pest. New methodology had to be devised for this purpose because the adult, the largest life stage—about 200 μ long—cannot be seen without magnification, and because this species does not survive more than a few d even on detached young lychee leaves, or under other artificial conditions. Initially we adapted a method devised by Azevedo et al. (2013) for keeping the adults alive long enough to evaluate the lethal effects of candidate acaricides for at 48 h post treatment. We collected infested leaves from a lychee orchard and irradiated then with doses increasing by increments of 200 Gy in the range 0–2,000 Gy. Each infested leaf had 30 to 40 adult mites. Each of 3 replicates involved ~816 adult mites and ~2,450 adult mites per treatment. Because of the presence of predators hidden within the erinea, we collected 30 adult mites per replicate immediately after irradiation, and placed them in a 14-cm-diam petri dish with a new young lychee leaf and moist cotton. We covered each petri dish with parafilm to prevent escape of mites and loss humidity. At 24, 36, and 48 h post irradiation, we counted the numbers of live and dead mites. At 24 h post irradiation mortality occurred only in 1,800 and 2,000 Gy treatments, and it was only 1.7% in both treatments. At 36 h mortality had increased to 11.1 and 24.4% in the 1,600 and 2,000 Gy treatments, respectively. At 48 h statistically significant mortality occurred with all doses in the 200–2,000 Gy range; and it was 73.3% and 100.0% in the 1,800 and 2,000 Gy treatments, respectively. Since 2,000 Gy is unacceptable for phytosanitary irradiation, a dose had to be identified that prevents reproduction, i.e., a F1 generation. To prolong the survival of irradiated mites for at least 13 d, which appears to be the generation time of Aceria spp., we cut infested fragments of leaf blades, examined the under a microscope to remove adults and immature forms of predators mites, placed them in petri dishes, irradiated them with doses increasing by increments of 100 Gy in the range 0–500 Gy, and glued each irradiated leaf fragment onto a newly flushed leaf of a potted lychee tree in a screened greenhouse. Each treatment had 4 replications, and each consisted of ~10 adult mites for a total of ~40 adult mites per treatment in the first trial and 18 adults per replicate for a total of ~72 mites in the second trial. By 72 h post irradiation the mortality rate was considerably greater with all doses in the range 200–500 Gy than at 48 h in the earlier experiment, and the percent mortality with 100 Gy was significantly greater than in the control (0 Gy). Therefore, 72 h post irradiation seems to be the minimum time required for the lethal symptoms of irradiation to develop within the dose-range that is relevant to phytosanitary irradiation of fresh plant materials. In both the first and the second trials, moderate symptoms of erinose developed during 18 d post irradiation in the treatments with 0–300 Gy, but no erinose symptoms developed in the 400 and 500 Gy treatments. All symptomatic leaves displayed the patchy growth of erinea, i.e., abnormal felt-like hairs on the abaxial leaf epidermis. In addition by d 18 some galls had been formed on the upper sides of some of the leaves with erinea. These data show that irradiation of A. litchii with ≥ 400 Gy prevented it from reproducing, which is a critically important criterion of phytosanitary irradiation. Additional experiments are needed in the 300–400 Gy range to find the minimum dose required for phytosanitary irradiation.

Resumen

El ácaro erinoso de lichi, Acería litchii (Keifer) (Trombidiformes: Eriophyidae), es la plaga más importante de litchi (Litchi chinensis Sonn.; Sapindales: Sapindaceae) en algunas partes de China, India, el sudeste de Asia, África del Sur y Brasil. Este estudio se trató de desarrollar una base para la irradiación fitosanitaria de lichi para garantizar la seguridad cuarentenaria contra esta plaga. Una nueva metodología tuvo que ser creada para este fin porque el adulto, el estadio de la vida de mayor tamaño — alrededor de 200 μ de largo — no puede ser visto sin aumento, y porque esta especie solo sobrevive unos pocos dias en las hojas jóvenes cortadas de lichi o bajo otras condiciones artificiales. Inicialmente hemos adaptado un método creado por Azevedo et al. (2013) para mantener a los adultos con vida por el tiempo suficiente para evaluar los efectos letales de acaricidas sobre los candidatos para 48 horas pos-tratamiento. Recolectamos hojas infestadas de un huerto lichi y que luego fueron irradiadas con dosis que aumentaron en incrementos de 200 Gy en un rango de 0-2.000 Gy. Cada hoja infestada tenía de 30 a 40 ácaros adultos. Cada uno de las 3 réplicas involucraron ~ 816 ácaros adultos y 2.450 ácaros adultos por tratamiento. Debido a la presencia de depredadores ocultos dentro de la erinea, se recolectaron 30 ácaros adultos por réplica inmediatamente después de la irradiación, y los colocó en un plato Petri de 14 cm de diámetro, con una nueva hoja jóven de lichi y algodón húmedo. Hemos cubierto cada plato Petri con parafilm para evitar el escape de los ácaros y la perdida de humedad. A los 24, 36 y 48 horas después de la irradiación, se contó el número de ácaros vivos y muertos. A las 24 horas, la mortalidad pos-irradiación se produjo sólamente en los tratamientos de 1.800 y 2.000 Gy y fue sólo del 1,7% en ambos tratamientos. A las 36 horas la mortalidad había aumentado hasta el 11,1 y el 24,4% en los tratamientos de 1.600 y 2.000 Gy, respectivamente. A las 48 horas, una mortalidad estadísticamente significativa ocurrió con todas las dosis en el rango de 200-2.000 Gy; y fue del 73,3% y 100,0% en los tratamientos de 1.800 y 2.000 Gy, respectivamente. Como la dosis de 2000 Gy no es aceptable para la irradiación fitosanitaria, una dosis que pueda impidir la reproducción a la generación F1 tuvo que ser identificada. Para prolongar la sobrevivencia de los ácaros irradiados por lo menos 13 días, lo que parece ser el tiempo de generación de Acería spp., cortamos fragmentos de hojas infestadas examinados bajo un microscopio para eliminar las formas inmaduras del ácaro y los depredadores, que fueron puestas en platos Petri e irradiados con dosis cada vez mayor en incrementos de 100 Gy en el rango de 0-500 Gy y luego pegaron con goma cada fragmento de la hoja irradiado sobre una hoja joven de un árbol de lichi en sembrado en una maceta en un invernadero con tela. Cada tratamiento tuvo 4 repeticiones, y cada uno consistía en ~ 10 ácaros adultos para un total de ~ 40 ácaros adultos por tratamiento en el primer ensayo y 18 adultos por réplica para un total de ~ 72 ácaros en el segundo ensayo. A las 72 horas pos-irradiación, la tasa de mortalidad fue considerablemente mayor en todas las dosis en el rango de 200 a 500 Gy que a las 48 horas en el experimento anterior, y el porcentaje de mortalidad con 100 Gy fue significativamente mayor que en el control (0 Gy). Por lo tanto, las 72 horas después de la irradiación parece ser el tiempo mínimo requerido para los síntomas letales de la irradiación para desarrollar dentro del rango de dosis que es relevante para la irradiación fitosanitaria de los materiales vegetales frescos. En los ensayos tanto de la primera y la segunda, síntomas moderados de erinium se desarrollaron durante 18 días pos- irradiación en los tratamientos que applicaron 0-300 Gy, pero no se desarrollaron síntomas de erinium en los tratamientos de 400 y 500 Gy. Todas las hojas sintomáticas muestran el crecimiento irregular de erinia, pelos anormales como fieltro en la epidermis abaxial de la hoja. Además a los 18 dias, algunas agallas se habían formadas en los lados superiores de algunas de las hojas con erinea. Estos datos muestran que la irradiación de A. litchii con ≥ 400 Gy prevenió la reprodución del ácaro, que es un criterio de importancia crítica de la irradiación fitosanitaria. Se necesitan experimentos adicionales en el rango de 300-400 Gy para encontrar la dosis mínima requerida para la irradiación fitosanitaria.

Resumo

O ácaro da erinose da lichia, Aceria litchii (Keifer) (Trombidiformes: Eriophyidae), é a praga mais importante da lichia (Litchi chinensis Sonn (Sapindales: Sapindaceae) em partes da China, India, Sudeste Asiático, África do Sul e Brasil. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia para o tratamento fitossanitário da lichia visando garantir a segurança quarentenária contra esta praga. Essa metodologia foi realizada, porque os ácaros na fase adulta possuem o maior período de vida, eles medem aproximadamente 200 μ, e não podem ser observados em um microscópio comum ou seja sem ampliação, essa espécie só sobrevive alguns dias, mesmo em folhas de lichia jovens quando retirada das plantas, ou mesmo sob condições artificiais. A metodologia utilizada foi adaptada do trabalho de Azevedo et al. (2013) que conseguiram manter os ácaros adultos vivos por tempo suficiente para avaliar os efeitos letais dos potenciais de acaricidas nos ácaros em 48 horas após o tratamento. Para o desenvolvimento do experimento foram coletadas folhas de lichia infestadas com ácaros e posteriormente foram irradiadas com doses crescentes de 200 a 2.000 Gy. Cada folha coletada estava infestada com aproximadamente 30 a 40 ácaros adultos. Cada uma das 3 repetições nos tratamentos tinha aproximadamente 816 ácaros adultos e no total 2.450 por tratamento. Devido à presença de predadores escondidos dentro dos erineos das folhas, foram coletados 30 ácaros adultos por repetição após a irradiação e colocados em uma placa de petri de 14 cm de diâmetro com uma folha nova de lichia circundada com algodão umedecido, em seguida cada placa de Petri foi fechada com parafilmpara impedir a fuga dos ácaros e evitar a perda de umidade. Após 24, 36 e 48 horas da irradiação, foram feitas as contagens do número de ácaros vivos e mortos. Para 24 horas após a irradiação a mortalidade ocorreu apenas nos tratamentos de 1.800 e 2.000 Gy sendo de apenas 1,7% em ambos os tratamentos. Já para 36 horas, a mortalidade aumentou para 11,1 e 24,4% nos tratamentos de 1.600 e 2.000 Gy, respectivamente. Para 48 horas os resultados de mortalidade apresentou diferença estatística significativa para todas as doses radiação de 200 a 2.000 Gy; sendo de 73,3% e 100,0% nos tratamentos de 1.800 e 2.000 Gy, respectivamente. Como 2.000 Gy é uma dose de radiação inaceitável como tratamento fitossanitária, uma dose menor foi determinada para impedir a reprodução dos ácaros na geração F1 e que também pudesse prolongar a sobrevivência dos ácaros irradiados por pelo menos 13 dias, por ser o tempo aproximado de cada geração do acaro. Posteriormente, as amostras foliares infestados com os ácaros foram cortados e examinados sob um microscópio para remover as possíveis formas imaturas e adultas de predadores, em seguida os as amostras foram colocados em placas de petri e irradiadas com doses crescentes de 100 a 500 Gy, em seguida cada amostra de folha irradiada foi colada em uma folha selecionada de uma planta de lichia cultivada em um vaso dentro de uma estufa telada. Cada tratamento constou de 4 repetições, e cada uma com aproximadamente 10 ácaros adultos num total de aproximadamente 40 ácaros adultos por tratamento no primeiro teste, já para o segundo teste constou com 18 ácaros adultos por repetição num total de aproximadamente 72 ácaros. Após 72 horas da irradiação, a taxa de mortalidade foi significativamente maior em todas as doses de 200 a 500 Gy, em relação aos resultados obtidos em 48 horas no experimento anterior. A porcentagem de mortalidade na dose de 100 Gy foi significativamente maior do que na dose controle (0 Gy). Portanto, 72 horas após a irradiação parece ser o tempo mínimo necessário para o desenvolvimento dos sintomas letais da irradiação dentro da faixa de dose aplicada que é relevante para a irradiação fitossanitária de frutas e vegetais frescos. No primeiro e segundo ensaio, os sintomas moderados de erinose foram observados durante 18 dias após a irradiação nos tratamentos de 0 a 300 Gy, já nos tratamentos com 400 e 500 Gy não apresentaram sintomas de desenvolvimento de erinose. Todas as folhas exibiram sintomas de crescimento irregular do erineo, isto é, pelos anormais na epiderme inferior das folhas. Em aproximadamente 18 dias, já havia a formação de galhas sobre os lados superiores de algumas das folhas com o erineo. Estes resultados mostram que a irradiação em A. litchii com doses ≥ 400 Gy impediu que os ácaros se reproduzissem, o que é um critério importante da irradiação como tratamento fitossanitário. Experimentos adicionais são necessários nos intervalos de 300-400 Gy para se determinar a dose mínima necessária para a utilização da irradiação como tratamento fitossanitário.