Költséghatékony lárva diéta keverékek a tömeges neveléshez Anopheles arabiensis Patton (Diptera: Culicidae)

Absztrakt

Háttér

A lárvák táplálkozása, különösen az étrend minősége kulcsfontosságú mozgatórugó ahhoz, hogy elegendő számú kiváló minőségű szúnyogot biztosítsanak biológiai védekezési stratégiákhoz, például a steril rovar technikához. A tömeges hátsó étrend jelenleg elérhető Anopheles arabiensis, amelyet itt „NAÜ-étrendnek” neveznek, magas költségekkel és nehézségekkel küzd a szarvasmarha-májpor-komponens elérhetőségével kapcsolatban. A megfizethetőbb és fenntarthatóbb szúnyoggyártás elősegítése érdekében a jelen tanulmány alternatív étrend-keverékeket kívánt keresni. Nyolc olcsóbb étrendkeveréket fejlesztettek ki, amelyek különböző arányú tonhallisztet (TM), szarvasmarha májport (BLP), sörélesztőt (BY) és csicseriborsót (CP) tartalmaztak. An. arabiensis lárvák és felnőttkori élettörténeti jellemzők, összehasonlítva a NAÜ étrendjével, amely alapul és standardként szolgált.

Eredmények

Négy keverékről derült ki, hogy hatásosak a lárvák túlélése a kölyök és a kikelés szempontjából, a petesejt termelékenysége, a felnőtt testmérete és a hosszú élettartam szempontjából. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy ezek a különböző étrend-keverékek hasonló tápértékkel bírnak, amelyek támogatják az optimális fejlődését An. arabiensis lárvák és javítják a kifejlett biológiai minőséget és a termelés hatékonyságát, és így felhasználhatók tömeges nevelésre.

Következtetések

Vizsgálatunk kimutatta, hogy négy különböző étrendi keverék, 40–92% -kal olcsóbb, mint az NAÜ étrendje, pozitív értékelést eredményezhet a szúnyogok élettörténeti tulajdonságairól, jelezve, hogy ezt a szúnyogfajt a költségek jelentős csökkentésével hatékonyan lehet nevelni. A TM + BY + CP-t tartalmazó keverék az előnyben részesített választás, mivel nem tartalmaz BLP-t, így 92% -kal csökkenti a költségeket az IAEA étrendjéhez képest.

Háttér

A malária továbbra is jelentős közegészségügyi teher, különösen Afrika szubszaharai térségében, ahol az összes jelentett eset 88% -a és a maláriával összefüggő halálesetek 90% -a történt 2015-ben [1]. Anopheles arabiensis Afrika egyik fő vektora. Ez a faj köztudottan széles körben elterjedt azáltal, hogy alkalmazkodik a különféle ökológiai zónákhoz, mint például a sivatagi szavanna, az erdős területek [2] és a városi területek, amelyek Burkina Fasóban találhatók [3, 4]. Zoophil, exophagic és exophil fajként jellemzik, összehasonlítva a An. gambiae [5], An. arabiensis megmutatja a genetikai plaszticitást, és táplálkozási és pihenési viselkedését a biotóp viszonyait követi [6, 7]. Ez a plaszticitás, ellenállási mechanizmusokkal [4, 8] párosítva lehetővé teszi az inszekticid alapú védekezési módszerek elkerülését, ideértve a tartós inszekticiddel kezelt hálók alkalmazását és a beltéri maradék permetezést [6, 8, 9], amelyek a fő módszerek jelenleg a malária elleni védekezésre hivatkoznak. Ennek a fajnak a jobb ellenőrzéséhez ígéretes alternatívának tűnik a biológiai védekezési taktika, beleértve a steril rovar technikát (SIT) [10].

A SIT a laboratóriumi nevelésű, steril hímek folyamatos szabadon engedésén alapul egy célterületen, ahol vad vad hímekkel versenyeznek a vad nőstényekkel való párzás érdekében, ami steril párzást eredményez. Egy ajánlás az ellenőrzésre An. arabiensis Szudánban napi 1 millió steril hím szabadon bocsátását jelenti [11]. Ehhez elegendő számú hatékony hímre van szükség; ezért magas színvonalú, ugyanakkor költséghatékony tömeges nevelés kötelező. A szúnyoglárvák nem csak fejlődésük befejezése, hanem a felnőttkori tartalékok felhalmozása érdekében is fogyasztanak tápanyagokat [12]. A szúnyog veleszületett tulajdonságai, beleértve a méretet, a repülési és párzási képességeket, a termékenységet és a hosszú élettartamot, köztudottan nagyban függenek az éretlen állapotoktól, azaz a korai fejlődési stádiumoktól, különösen a rendelkezésre álló lárvaeledel minőségétől és mennyiségétől [13]., 14,15,16,17,18,19]. A lárva diéta tehát a tömeges felszabadulási technikák egyik kulcsfontosságú mozgatója.

Mód

Szúnyog törzs

A An. arabiensis Az összes kísérlethez használt törzset Dongolától szerezték Szudán északi államában 2005-ben, és azóta fenntartják az FAO/NAÜ Élelmiszer- és Mezőgazdasági Nukleáris Technikák Közös Osztályának rovarkártevő laboratóriumában (IPCL), Seibersdorf, Ausztria. 50% TM, 50% BLP és VM (4,6 g/l) [10] keverékét (10 g/l) használtuk a lárvák táplálására a telep rutinszerű fenntartása céljából. Ezt a keveréket használtuk kontrollként a jelen vizsgálatban. A lárvákat és a felnőtteket rutinszerűen egy klímaberendezéssel szabályozott helyiségben nevelték 27 ± 1 ° C hőmérsékleten, 70 ± 10% relatív páratartalom mellett, 12:12 óra világos: sötétben, beleértve 1 órás szürkületet és 1 órás hajnalt. A felnőtteket 30 × 30 × 30 cm-es ketrecekbe (BugDorm-1H; MegaView, Taichung, Tajvan) töltöttük be, folyamatosan hozzáférve az 5% -os cukoroldathoz. Kiolvasztott szarvasmarha-vérételeket biztosítottak a nőstények számára tojástermelés céljából.

Diétás összetevők, szállítók és költségek

Az ebben a vizsgálatban felhasznált étrend-összetevők szállítóját és költségeit az 1. táblázat mutatja. Az árakat 100 kg-ra becsüljük, hogy figyelembe vegyük a tömeges nevelési létesítményekben várható ömlesztett megrendelések esetleges árcsökkenését.

Biológiai vizsgálatok

A kísérleteket két szinten végeztük 90 mm átmérőjű eldobható polisztirol Petri-csészékkel, másodszor műanyag tálcákkal (40 × 29 × 8 cm). A lárvákat minden kísérletben 1% (10 g/l) tápoldattal etettük.

1. kísérlet: Az étrend-keverékek értékelése vitamin-keverék nélkül An. arabiensis lárvafejlődés

2. kísérlet: A vitamin-keverékkel ellátott étrend-keverékek értékelése An. arabiensis lárvafejlődés

Az 1. kísérletben leírt étrend-keverékeket vitaminkeverékkel egészítettük ki, és Petri-csészék felhasználásával, ugyanezt a protokollt követve teszteltük. Minden diétás keverékhez azonos mennyiségű VM-et (4,6 g/l keverékoldatnak felel meg) adunk. A korábbi étrend-keverékekkel való összetévesztés elkerülése érdekében a „2. keverék a 8. keverékhez” kódot a „10. keveréktől a 18. keverékig” kódolással láttuk el a 2. kísérletben. A lárva fejlődési idejét és a túlélési arányokat L1-től bábáig és felnőttig rögzítettük.

3. kísérlet: A legígéretesebb étrend-keverékek értékelése An. arabiensis lárvák és felnőttkori élettörténeti vonások

Statisztikai analízis

Az összes statisztikai elemzés elvégzésére és a grafikonok elkészítésére az R Software 3.2.5 [27] verzióját használták. A binomiális általánosított lineáris vegyes modelleket alkalmaztuk a maximális valószínűség szerint (Laplace-közelítés), a lárva túlélési arányával a bábánál és a felnőttnél az L1 kezdeti számától válaszváltozóként, az étrend-keveréknél fix effektekként és a replikátumként véletlenszerű hatásként. Gauss-féle lineáris vegyes hatású modellt alkalmaztunk, amelyben a lárvák fejlődési ideje az L1-től a bábozásig és a megjelenésig válaszváltozóként, az étrend-keverék fix hatásként, az ismétlések pedig véletlenszerű hatásokként kerültek meghatározásra. A különböző étrend-keverékeken nevelkedett felnőtt szúnyogok túlélését Kaplan-Meier túlélési görbékkel elemeztük. A túlélési görbéket összehasonlítottuk a coxph modell alkalmazásával, ahol az étrendi keverék a magyarázó változó, a túlélési arány pedig a válasz változó.

Eredmények

1. kísérlet: Az étrend-keverékek értékelése vitamin-keverék nélkül An. arabiensis lárvafejlődés

A bábozásig eltelt idő (a) és megjelenése (b) és a túlélési arány a bábához (c) és felnőtteknek (d) vitaminkeverék nélküli étrendek használata

2. kísérlet: A vitamin-keverékkel ellátott étrend-keverékek értékelése An. arabiensis lárvafejlődés

A lárva fejlődési paramétereit vitamin-keverékkel kiegészített étrendek segítségével a 2a-d. Valamennyi kezelés során a vitaminkeverékkel történő kiegészítés pozitív hatást gyakorolt minden paraméterre. A legnagyobb lárvák túlélési arányát a báb és a felnőtt esetében a Mix 12 esetében figyelték meg. Az L1-től a bábáig és a felnőttig terjedő legrövidebb fejlődési időket a kontroll (Mix 10) és a leghosszabb a Mix 11-vel figyelték meg. a kórtörténet jellemzőit az általánosított lineáris vegyes modell alapján figyeltük meg, referenciaszintként használt Mix 10-vel (kontroll) (5. és 6. táblázat). A kontroll rövidebb időt mutatott az L1-től a bábig és a felnőtté, mint a 11. és a 16. keverék között (P 0,05). A 17. keverék a bábozáshoz hasonló időt eredményezett, mint a kontroll (P = 0,0538), de hosszabb idő a megjelenésig (P = 0,0109). A bábáig terjedő meredekségértékek alapján a tesztelt étrendeket az érték növelésével lehet osztályozni, a hatékonyság sorrendjében: Mix 18, Mix 17, Mix 12, Mix 15, Mix 14, Mix 16, Mix 13 és Mix 11. összehasonlítva a kontrollal, csak a Mix 16 (100% -os tonhalétel + VM) eredményezte a lárvák túlélési arányának alacsonyabb arányát a bábnál és a felnőttnél (P 0,05). A 12., a 13., a 14., a 15., a 17. és a 18. keverék magasabb lárvák túlélési arányát eredményezte (P 2. ábra

A bábozásig eltelt idő (a) és megjelenése (b) és a túlélési arány a bábához (c) és felnőtteknek (d) vitaminkeverékkel ellátott étrendek felhasználásával

3. kísérlet: Ígéretes étrend-keverékek értékelése An. arabiensis lárva és a felnőtt élettörténeti tulajdonságai

Négy étrendkeveréket választottunk ki és teszteltünk nagyobb méretben műanyag tálcák (40 × 29 × 8 cm) alkalmazásával: 12: 70% TM + 15% BLP + 15% BY + VM keverék; 14. keverék: 70% TM + 15% BY + 15% CP + VM; 15. keverék: 50% TM + 20% BLP + 15% BY + 15% CP + VM; 17. keverék: 25% TM + 25% BLP + 25% BY + 25% CP + VM.

Négy kiválasztott étrend hatása a An. arabiensis a lárva fejlődése és a felnőtt testméret, a tojástermelés és a túlélés

Az egyes étrend-keverékekből származó lárva- és felnőttkori fejlődési paramétereket, valamint az árcsökkenés arányát a kontrollhoz viszonyítva a 3a-d. Ezek a diétás keverékek 40–92% -kal olcsóbbak, mint a kontrollé. Összességében a túlélési arány az L1 és a báb között 75 és 86%, az L1 és a felnőtt közötti túlélési arány 70 és 83% között mozgott. Az értékelt étrendi keverékek hasonló vagy jobb lárvák túlélési arányokat eredményeztek, mint a kontroll (7. táblázat). Valójában az összes kezelés hasonló volt a kontrollhoz az L1 és a báb közötti túlélési arány tekintetében (P > 0,05) és magasabb túlélési arányokat eredményezett L1-től felnőttig (P 0,05), kivéve a 14. keverékből származó nőstényeket, amelyek nagyobbak voltak (5. táblázat, P = 0,0098). Az összes keverék hasonló hatással volt a tojástermelésre (8. táblázat, P > 0,05).

A bábozásig eltelt idő (a) és megjelenése (b) és a túlélési arány a bábához (c) és felnőtteknek (d) ígéretes étrendkeverékeket használva: 12. keverés, 14. keverés, 15. keverés és 17. keverés

Anopheles arabiensis férfi (a) és nőstény (b) szárny hossza, tojástermelés (c) ígéretes étrendkeverékeket használva: 12. keverés, 14. keverés, 15. keverés és 17. keverés

Négy étrend hatása a An. arabiensis férfi és női túlélés

A Log-rank (Mantel-Cox) teszt különböző túlélési viszonyokat mutatott a nők különböző táplálék-keverékeivel táplált lárvák felnőttei között (Log-rank teszt, χ 2 = 9,6, df = 4, P = 0,0483) és a férfiak (Log-rank teszt, χ 2 = 26,1, df = 4, P = 0,05) (9. táblázat). Mindegyik kezelésnél a férfiak hosszabb ideig éltek túl, mint a nők. A 10. keverék (kontroll), a 12. keverék, a 14. keverék, a 15. keverék és a 17. keverék túlélési idejének medián ideje 34, 34, 32, 33 és 32 nap volt a férfiak esetében, illetve 15, 16, 18, 18 és 20 nap, illetve nőstényeknél. A megjelenés utáni első 30 nap során a kontroll és a Mix 12 hímek túlélési görbéi alacsonyabbak voltak, mint más keverékekben élő társaiké (5a. Ábra). A kontrollból származó nők túlélési görbéje volt a legalacsonyabb, amelyet szorosan követett a Mix 12 nőké (5b. Ábra).

A túlélési görbék An. arabiensis hímek (a) és nőstények (b) a lárvák étrend-keverékeit követve: 12. keverés, 14. keverés, 15. keverés és 17. keverés

Vita

Ebben a tanulmányban nyolc étrendi keveréket terveztek és értékeltek An. arabiensis lárvák fejlesztése az elérhető és költséghatékony étrend-összetevők azonosítása érdekében a tömeges neveléshez. A vitamin-keverék hozzáadása nélküli étrendeket értékelő vizsgálat során kiderült, hogy ez a faj mind az L1-től a felnőtt stádiumig tartó mind a nyolc étrendi keveréken kialakulhat. Ez az eredmény arra utal, hogy minden étrendkészítmény biztosítja a lárvák fejlődéséhez szükséges tápanyagokat. A kezelések közötti hatékonyságbeli különbség támaszkodhat a tápanyagok minőségére és mennyiségére, amelyek az egyes keverékek összetevőinek minőségétől és arányától is függenek. Ezt mutatja a tiszta tonhalétel-étrendnél megfigyelt legalacsonyabb hatékonyság. A vitamin-keverék hozzáadása pozitív hatással járt, és magasabb volt a lárvák túlélési aránya és rövidebb a fejlesztési idő minden kezelésben, amint azt Damiens és mtsai. [23]. A TM, BLP, CP tiszta étrendje vagy ezek kombinációja hatásosnak bizonyult Maláriaterjesztő szúnyog lárvafejlődés, de a napi lárvára jutó mennyiségtől függ [23, 24]. Az alacsony megfigyelt lárvák túlélési aránya (a kontrollokat is beleértve) annak tudható be, hogy a lárvára jutó napi étrend mennyisége alacsony [28].

Összességében megállapították, hogy a hímek hosszabb ideig élnek túl, mint a nők, amint azt más vizsgálatok [29, 30] is megfigyelték, amelyek ugyanazon törzs alkalmazásával különböző célkitűzésekkel foglalkoztak, mint kísérletünkben. Az összes étrend-keverék esetében a hímek túlélési aránya magas volt, mivel több mint 95% életben volt 8 nap után, több mint 90% 15 nap után, és több mint 50% 30 nap után. Ez a túlélés, magasabb, mint Khan és mtsai. [24], előny lehet, ami a párzási tevékenységek maximális lehetőségeit eredményezi a terepen. Sawadogo és mtsai szerint valóban. [31], a 4–8 napos korosztály optimális a férfi számára Anopheles gambiae (s.s.) a nőstények sikeres megtermékenyítéséhez. 15 nap elteltével több mint 50% -os túlélést regisztráltak a nőknél minden étrend-keverékből. Ez az eredmény azt mutatta, hogy a nőstények tömeges nevelési egységében minden kezelés során maximális tojástermelés érhető el. Megállapították, hogy a tömeges tenyésztési ketrecben a legtöbb petét termelték az első 15 napban [32].

Következtetések

Jelen tanulmány nyolc lárva-étrend-keveréket vizsgált meg annak érdekében, hogy megtalálják az optimális lávás étrendet An. arabiensis tömeges nevelés. Négy étrendkeverék, 40–92% -kal olcsóbb, mint a NAÜ étrendje, pozitív élettörténeti vonásokat eredményezett. A TM + BY + CP-t tartalmazó keverék az előnyben részesített választás, mivel nem tartalmaz BLP-t, és 92% -kal csökkenti a költségeket a NAÜ étrendjéhez képest. Ezek az eredmények hozzájárulnak hatékony, megfizethető és környezetbarát technikák kifejlesztéséhez An. arabiensis populációinak védelme, és ezáltal az emberi populáció védelme mind a faj harapós kellemetlenségei, mind az általa átvitt halálos betegség ellen.