The impact of pesticides on apple mite communities

Nell’ambito di questo lavoro sono stati condotti esperimenti di campo, semi-campo e laboratorio sugli acari predatori Kampimodromus aberrans, Amblyseius andersoni, Typhlodromus pyri e Phytoseius finitimus allo scopo di perfezionare le strategie di controllo biologico degli acari fitofagi nei meleti. Il primo esperimento ha riguardato l’introduzione di K. aberrans in meleti convenzionali e biologici. I meleti biologici erano trattati soprattutto con piretro e spinosad, mentre i meleti convenzionali erano trattati con neonicotinoidi, esteri fosforici e regolatori della crescita. Le densità dei predatori hanno raggiunto densità superiori nelle tesi oggetto d’introduzione rispetto ai testimoni. Tuttavia, le popolazioni dei predatori hanno raggiunto livelli più elevati nei meleti biologici rispetto ai meleti convenzionali. Amblyseius andersoni risultava naturalmente presente nei meleti. Nel 2010, non sono stati riscontrati effetti delle introduzioni di K. aberrans né della gestione dei meleti sull’abbondanza di A. andersoni. Al contrario, nel 2011 sono state riscontrate densità più contenute di A. andersoni nelle tesi oggetto d’introduzione rispetto ai testimoni. In uno dei siti sperimentali (Spresiano), le popolazioni di K. aberrans sono risultate più elevate, ove introdotte, in due meleti di cultivar Florina e Golden Delicious. Le densità di K. aberrans sono aumentate nel corso del tempo ma in misura più rilevante su Florina, probabilmente per la morfologia fogliare di questa cultivar. Nel meleto di Golden Delicious, le popolazioni di A. andersoni sono risultate più contenute nella tesi oggetto d’introduzione di K. aberrans rispetto ai testimoni; probabilmente, questo risultato è stato influenzato dalla morfologia fogliare di questa cultivar. Nei meleti convenzionali, le introduzioni di K. aberrans sono fallite a causa di trattamenti ripetuti con prodotti fitosanitari non selettivi ma anche gli insetticidi impiegati nei meleti biologici hanno comportato decrementi significativi delle densità dei predatori. La competizione tra K. aberrans, A. andersoni, T. pyri e P. finitimus è stata oggetto di un secondo esperimento. Le femmine dei predatori sono state allevate sulle larve delle altre specie allo scopo di simulare possibili interazioni in condizioni di scarsità di preda. In queste condizioni sperimentali, i predatori hanno esibito buoni tassi di sopravvivenza e di fecondità. A. andersoni ha predato più larve di T. pyri e P. finitimus che di K. aberrans e la sua fecondità è stata superiore sulle prime due prede. Per A. andersoni, una dieta basata sulle larve di T. pyri è stata associata a tassi più elevati di conversione delle prede in biomassa destinata alle uova; la longevità del predatore è risultata più elevata sulle larve di K. aberrans. K. aberrans ha predato più P. finitimus che T. pyri e A. andersoni e la sua fecondità è risultata più elevata sulla prima specie. Il tasso di conversione in uova non ha mostrato tendenze particolari mentre la longevità di K. aberrans è risultata più elevata quando i predatori sono stati alimentati con larve di A. andersoni. Typhlodromus pyri ha consumato più larve di P. finitimus che di A. andersoni e il tasso di ovideposizione è stato conseguente. Phytoseius finitimus ha predato più larve di K. aberrans e T. pyri che di A. andersoni ma la fecondità non ha mostrato la stessa tendenza: i predatori allevati su A. andersoni sono stati più efficienti nella conversione delle prede in uova. Relativamente ai tassi di predazione e di fecondità, A. andersoni sembra avvantaggiato rispetto a T. pyri, T. pyri rispetto a K. aberrans, mentre A. andersoni, K. aberrans e T. pyri sono avvantaggiati rispetto a P. finitimus. Le prestazioni di A. andersoni, K. aberrans e T. pyri (tassi di predazione e fecondità) sono state migliori quando i predatori sono stati allevati con larve di P. finitimus. Le prestazioni di P. finitimus sono apparse le più basse in assoluto e questo suggerisce uno svantaggio competitivo. L’alimentazione pollinica ha garantito prestazioni ottimali in termine di fecondità a sostegno del ruolo del polline nel garantire la persistenza dei predatori generalisti negli ecosistemi agrari. Il terzo esperimento ha riguardato l’effetto degli insetticidi su K. aberrans in condizioni di pieno campo e di laboratorio. E’ stato saggiato l’effetto degli insetticidi chlorpyrifos, thiacloprid, acetamiprid, lufenuron, indoxacarb, methoxyfenozide e etofenprox. Nelle prove di pieno campo, etofenprox è risultato l’insetticida più dannoso nei confronti degli acari predatori ed ha causato pullulazioni di acari fitofagi. In ulteriori prove di pieno campo, spinosad e tau-fluvalinate hanno causato problemi analoghi. Nelle prove di laboratorio sono stati inseriti anche spinosad, tau-fluvalinate, thiamethoxam, clothianidin e imidacloprid. Spinosad, tau-fluvalinate e etofenprox hanno causato effetti drammatici sulla sopravvivenza e sulla fecondità di K. aberrans. I neonicotinoidi non sono apparsi molto tossici ma hanno causato una riduzione della fecondità di K. aberrans. Per altri insetticidi (chlorpyrifos, indoxacarb, lufenuron e methoxyfenozide) sono state osservate riduzioni meno drammatiche della fecondità del predatore. In un altro studio è stato valutato il ruolo del polline nel mitigare gli effetti degli insetticidi su K. aberrans. Nella prima parte di questo studio sono stati calcolati i parametri demografici di K. aberrans allevato su polline o su Panonychus ulmi. Il polline si è dimostrato un alimento ottimale rispetto a P. ulmi in quanto i predatori hanno esibito una fecondità più elevata e tempi di sviluppo più brevi con implicazioni per i parametri demografici. La seconda parte dell’esperimento ha riguardato le interazioni tra pesticidi, polline e K. aberrans in condizioni di semi-campo. Gli acari predatori sono stati introdotti 7 giorni prima dei trattamenti insetticidi e il polline di Typha latifolia è stato impiegato quale alimento. L’applicazione degli insetticidi (soprattutto spinosad) ha ridotto la densità della popolazione di K. aberrans. L’applicazione ripetuta del polline è stata associata a un incremento della popolazione dei predatori. E’ stata riscontrata un’interazione significativa tra l’applicazione di polline e degli insetticidi: l’applicazione di polline ha mitigato l’effetto del chlorpyrifos sulla fecondità di K. aberrans. Tuttavia, questo effetto non è stato osservato sulle piante trattate con spinosad. I meccanismi di resistenza al chlorpyrifos in K. aberrans sono stati oggetto di un ultimo contributo. In particolare, è stata indagata la resistenza associata a mutazioni nell’enzima Acetilcolinesterasi (AChE). Il cDNA dell’enzima è stato clonato mediante una strategia basata sul sequenziamento della AChE di Tetranychus urticae. Al fine di ottenere sequenze omologhe di cDNA in K. aberrans sono stati disegnati primers con domini funzionali delle AChE nel genoma dell’acaro predatore Metaseiulus occidentalis. Combinando le sequenze AChE di ceppi sensibili e resistenti di K. aberrans è stata posta in evidenza una sostituzione di glicina in serina (G119S) mentre entrambe le sequenze AChE avevano un residuo di fenilalanina in posizione 331. Questi risultati hanno escluso la mutazione F331W quale responsabile della resistenza target size al chlorpyriphos ma apre interrogativi sul ruolo della mutazione G119S. Questa sostituzione è già stata descritta in Anopheles gambiae e Culex pipiens ove è coinvolta in una AChE1 insensibile o a ridotta attività. Tale sostituzione è stata associata ad una moderata resistenza al chlorpyrifos in T. urticae. Pertanto, sembra che tale sostituzione abbia un ruolo specie-specifico. Le analisi hanno dimostrato la presenza della sostituzione G119S in tre ceppi resistenti di K. aberrans in cui è assente la mutazione F331W. Allo stesso tempo, due ulteriori ceppi sensibili a chlorpyrifos hanno esibito una glicina in posizione 119, in luogo della serina, nella sequenza AChE. I dati suggeriscono che il polimorfismo G119S sia coinvolto nel controllo poligenico del fenotipo resistente. Le mutazioni della AChE potrebbero essere collegate con uno o più fattori genetici determinanti la resistenza a chlorpyrifos in K. aberrans.