Exploring protandry and pupal size selection for Aedes albopictus sex separation

Background: We explored the possibility to improve male/female separation (sexing) in Aedes albopictus by selection of two strains, one toward increasing sex dimorphism and another toward increasing protandry. In the laboratory we selected and crossed small males with large females to exploit dimorphism, and early pupating males with late pupating females to exploit protandry. Results: While selection for enhanced dimorphism was not a profitable character, the selection for enhanced protandry up to F10 produced significant improvement in the time interval between male and female pupation. By collecting the pupae at 24 h from the beginning of pupation, without any sieving operation, we obtained about 28.50% of pupae (calculated in relation to the estimated initial number of first instar larvae used), vs 26.49% we had in the control strain, and, more interestingly, when checking the sex ratio of these pupae we observed a presence of females of 0.92% vs 23.02% in the control strain. We also modified our egg hatching protocol from the previous standard procedure that required keeping the eggs in the glass hatching container overnight (for about 14-16 h) to a new protocol where eggs are kept in the hatching container for 4 h in order to obtain more synchronized larvae. This was possible without any reduction in the egg hatching rate. Conclusions: In Aedes albopictus it is possible to develop hyper-protandric strains useful to produce male pupae without applying other sexing systems. This represents a considerable achievement assisting the Sterile Insect Technique application, allowing improvement of the current sexing method based on mechanical separation. More investigations are under way in order to further enhance the male productivity capacity of the strain and to determine whether the selection has any impact on the male fitness parameters

A rapid quality control test to foster the development of genetic control in mosquitoes.

Vector-borne diseases are responsible for more than one million deaths per year. Alternative methods of mosquito control to insecticides such as genetic control techniques are thus urgently needed. In genetic techniques involving the release of sterile insects, it is critical to release insects of high quality. Sterile males must be able to disperse, survive and compete with wild males in order to inseminate wild females. There is currently no standardized, fast-processing method to assess mosquito male quality. Since male competitiveness is linked to their ability to fly, we developed a flight test device that aimed to measure the quality of sterile male mosquitoes via their capacity to escape a series of flight tubes within two hours and compared it to two other reference methods (survival rate and mating propensity). This comparison was achieved in three different stress treatment settings usually encountered when applying the sterile insect technique, i.e. irradiation, chilling and compaction. In all treatments, survival and insemination rates could be predicted by the results of a flight test, with over 80% of the inertia predicted. This novel tool could become a standardised quality control method to evaluate cumulative stress throughout the processes related to genetic control of mosquitoes

Efficiency of Three Diets for Larval Development in Mass Rearing Aedes albopictus (Diptera: Culicidae)

A fundamental step in establishing a mass production system is the development of a larval diet that promotes high adult performance at a reasonable cost. To identify a suitable larval diet for Aedes albopictus (Skuse), three diets were compared: a standard laboratory diet used at the Centro Agricoltura Ambiente, Italy (CAA) and two diets developed specifically for mosquito mass rearing at the FAO/IAEA Laboratory, Austria. The two IAEA diets, without affecting survival to the pupal stage, resulted in a shorter time to pupation and to emergence when compared with the CAA diet. At 24 h from pupation onset, 50 and 90% of the male pupae produced on the CAA and IAEA diets, respectively, had formed and could be collected. The diet received during the larval stage affected the longevity of adult males with access to water only, with best results observed when using the CAA larval diet. However, similar longevity among diet treatments was observed when males were supplied with sucrose solution. No differences were observed in the effects of larval diet on adult male size or female fecundity and fertility. Considering these results, along with the relative costs of the three diets, the IAEA 2 diet is found to be the preferred choice for mass rearing of Aedes albopictus, particularly if a sugar meal can be given to adult males before release, to ensure their teneral reserves are sufficient for survival, dispersal, and mating in the field

A case for systematic quality management in mosquito control programmes in Europe

The recent spread of invasive mosquito species, such as Aedes albopictus and the seasonal sporadic transmission of autochthonous cases of arboviral diseases (e.g., dengue, chikungunya, Zika) in temperate areas, such as Europe and North America, highlight the importance of effective mosquito-control interventions to reduce not only nuisance, but also major threats for public health. Local, regional, and even national mosquito control programs have been established in many countries and are executed on a seasonal basis by either public or private bodies. In order for these interventions to be worthwhile, funding authorities should ensure that mosquito control is (a) planned by competent scientific institutions addressing the local demands, (b) executed following the plan that is based on recommended and effective methods and strategies, (c) monitored regularly by checking the efficacy of the implemented actions, (d) evaluated against the set of targets, and (e) regularly improved according to the results of the monitoring. Adherence to these conditions can only be assured if a formal quality management system is adopted and enforced that ensures the transparency of effectiveness of the control operation. The current paper aims at defining the two components of this quality management system, quality assurance and quality control for mosquito control programs with special emphasis on Europe, but applicable over temperate areas

Sterile Insect Technique (SIT) field trial targeting the suppression of Aedes albopictus in Greece

The sterile insect technique (SIT) involves releasing large numbers of sterile males to outcompete wild males in mating with females, leading to a decline in pest populations. In the current study, we conducted a suppression trial in Greece against the invasive dengue vector mosquito Aedes albopictus (Skuse) through the weekly release of sterile males for 22 weeks from June to September 2019. Our approach included the long-distance transport of sterile mosquitoes, and their release at a density of 2,547 ± 159 sterile males per hectare per week as part of an area-wide integrated pest management strategy (AW-IPM). The repeated releases of sterile males resulted in a gradual reduction in egg density, reaching 78% from mid-June to early September. This reduction remained between 70% and 78% for four weeks after the end of the releases. Additionally, in the SIT intervention area, the ovitrap index, representing the percentage of traps containing eggs, remained lower throughout the trial than in the control area. This trial represents a significant advance in the field of mosquito control, as it explores the viability and efficacy of producing and transporting sterile males from a distant facility to the release area. Our results provide valuable insights for future SIT programmes targeting Ae. Albopictus, and the methodology we employed can serve as a starting point for developing more refined and effective release protocols, including the transportation of sterile males over long distances from production units to intervention areas

Sviluppo della lotta autocida contro Aedes albopictus (Skuse) (Diptera: Culicidae)

SCOPO DELLA RICERCA Aedes albopictus è diventata in pochi anni dalla sua introduzione in Italia la specie di zanzara più nociva e più importante sotto il profilo sanitario. Essendo una zanzara tipicamente urbana e ad attività diurna, limita fortemente la fruizione degli spazi aperti ed incide negativamente su alcune attività economiche. Il recente episodio epidemico di Chikungunya, che ha colpito il nostro Paese, ha allarmato le autorità sanitarie nazionali ed europee che stanno attivando misure di prevenzione e contrasto per fronteggiare il rischio che il virus diventi endemico o che altri virus possano essere introdotti nelle nostre aree. Le misure di lotta contro Aedes albopictus attualmente in essere (lotta larvicida, rimozione dei microfocolai, informazione e coinvolgimento dei cittadini) non danno risultati sufficienti in termini di capacità di contenimento delle densità del vettore. Per questo è stato avviato un progetto di ricerca centrato sull'applicazione del metodo dell'autocidio a questa specie. L’attività di ricerca svolta ha avuto come scopo la messa a punto delle metodiche di allevamento massale e di sterilizzazione in grado di permettere la produzione di maschi di qualità sufficiente a garantire una buona fitness nelle condizioni di campo e competitività coi maschi selvatici nella fase di accoppiamento. Le prove condotte possono essere raggruppate sotto tre principali campi di indagine: Prove di allevamento, Prove di Irraggiamento e Prove di Competizione. 1. Prove di allevamento In questo ambito sono state esaminate nuove diete larvali al fine di ottenere una più elevata produttività in termini di pupe con tempi di impupamento e dimensioni delle pupe più omogenei. È stata inoltre valutata la possibile reazione fagostimolante dell’ATP addizionato al pasto di sangue delle femmine adulte con lo scopo di incrementare la produttività di uova prodotte dai ceppi di Ae.albopictus in allevamento. 2. Prove di irraggiamento Attraverso prove di laboratorio sono stati investigati in gabbia gli effetti sterilizzanti di diverse dosi radianti (20 - 85 Gy) sulle pupe maschio di Ae. albopictus per la valutazione dei livelli di sterilità, fertilità e fecondità indotti sulle femmine. Si sono compiute inoltre indagini per valutare eventuali alterazioni dello stato fisiologico dei maschi irraggiati e dei livelli di sterilità indotti su femmine, in funzione dell’età pupale alla quale venivano sottoposti a radiazioni. Analisi degli effetti delle radiazioni sui tempi di rotazione genitale, sulla velocità ed efficacia degli accoppiamenti e sui tempi di sfarfallamento degli adulti sono state condotte su maschi irraggiati a diverse dosi. Infine su femmine di Ae. albopictus si sono realizzate prove in gabbia per lo studio dei tempi di recettività all'accoppiamento. Prove di competizione L'effetto negativo della colonizzazione in condizioni artificiali e l'irraggiamento sono riconosciuti come i fattori principali che incidono sulla competitività dei maschi sterilizzati nei confronti di quelli fertili. Per la verifica della variazione di fitness dovuta a imbreeding ed eterosi, prove di competizione in serra (7,5 x 5 x 2,80 m) sono state realizzate impiegando ceppi allevati in laboratorio, ceppi selvatici raccolti in campo e ceppi ibridi ottenuti incrociando diversi ceppi di laboratorio. RISULTATI 1. Prove di allevamento Sono state confrontate la dieta standard (DS = 2,5 mg/larva Friskies Adult ® + 0,5 mg/larva lievito di birra) e la nuova dieta integrata addizionata di Tetramin ® (DI = DS + 0,2 mg/larva Tetramin ®) per l’alimentazione delle larve in allevamento. Le prove condotte hanno evidenziato una buona risposta nelle percentuali di impupamento e di produttività in termini di pupe per la nuova dieta senza però evidenziare miglioramenti significativi con la DS. Con la dieta integrata si ottiene un impupamento a 7 giorni del 66,6% delle larve allevate (65% con la DS) e il setacciamento a 1400 μm delle pupe ottenute produce in media il 98,3% di maschi nel setacciato (98,5% con la DS). Con la dieta standard la percentuale di maschi ottenuti sulle larve iniziali è pari a 27,2% (20-25% con la DS). Come riportato da Timmermann e Briegel (1999) la dieta delle larve va strutturata con l’obiettivo di garantire un ampio range di elementi nutritivi evitando così il rischio di carenze o sub-carenze che possano influire negativamente sulla produttività dell’allevamento e sulle condizioni di vigore dei maschi. Secondo Reisen (1980, 1982), l’influenza negativa dell’allevamento sulla competitività dei maschi nella fase di accoppiamento potrebbe essere di maggiore peso rispetto all’influenza dell’irraggiamento dei maschi. Infine le prove di laboratorio condotte per la verifica dell’efficacia fagostimolante di ATP nel pasto di sangue offerto alle femmine dell’allevamento non hanno evidenziato differenze significative in nessuno dei parametri considerati tra il campione nutrito con ATP e il testimone. Nella realizzazione di allevamenti massali per la produzione di maschi da irraggiare, si ritiene quindi opportuno mantenere la nuova dieta testata che garantisce una spettro nutritivo più ampio e completo alle larve in allevamento. L’aggiunta di ATP nel pasto di sangue delle femmine adulte non sarà impiegato in quanto troppo costoso e significativamente poco produttivo nel garantire un aumento del numero di uova prodotte. 2. Prove di irraggiamento Oltre alla sopravvivenza e alla sterilità, la scelta dello stadio di sviluppo più conveniente da irraggiare in un programma SIT dipende dalla possibilità di maneggiare in sicurezza grandi quantità di insetti senza danneggiarli durante tutte le fasi che intercorrono tra l’allevamento massale, l’irraggiamento e il lancio in campo. La fase pupale risulta sicuramente più vantaggiosa per il maggior numero di pupe irraggiabili per unità di volume e per il minimo danneggiamento arrecabile all'insetto che viene mantenuto in acqua durante tutte le procedure. La possibilità di lavorare con la minima dose radiante efficace, significa ridurre lo stress provocato inevitabilmente alle pupe maschio, che si manifesta nell’adulto con una ridotta longevità, una diminuita capacità di accoppiamento o di ricerca del partner e attraverso possibili alterazioni comportamentali che possono rendere il maschio inattivo o inefficace una volta introdotto in campo. I risultati ottenuti sottoponendo pupe maschili a irraggiamento a differenti ore dall’impupamento evidenziano come la maturità del campione influisca sia sulla mortalità delle pupe che sull’efficacia sterilizzante dell’irraggiamento. Come riportato anche da Wijeyaratne (1977) le pupe più vecchie mostrano una minore mortalità e una maggiore sensibilità alle radiazioni rispetto a quelle più giovani. In particolare si è osservato come pupe maschili di età superiore 24h fossero maggiormente sensibili all’irraggiamento riportando minore perdita di competitività rispetto alle pupe irraggiate precocemente. La minore dose impiegata per il raggiungimento della sterilità con minimi effetti sulla longevità dei maschi trattati e con livelli di fecondità e fertilità indotti sulle femmine non differenti dal testimone, corrisponde a 40Gy (Cs 137 - 2,3 Gy/min). Analizzando la sopravvivenza dei maschi, si osserva una tendenza all'aumento della mortalità in funzione dell’aumento della dose fornita per tutte le età pupali di irraggiamento testate. Per trattamenti condotti su pupe di età > 30h la longevità dei maschi non risente dell’irraggiamento fino a dosi di 40Gy. La fecondità delle femmine accoppiatesi con maschi irraggiati con dosi superiori a 40Gy mostra una tendenza alla riduzione del numero di uova prodotte con l’aumentare della dose ricevuta dal maschio. L’irraggiamento delle pupe non determina variazioni significative nei tempi di sfarfallamento degli adulti per le diverse dosi radianti fornite e per le differenti età pupali testate in rapporto al testimone. L’irraggiamento influenza al contrario i tempi di rotazione dei genitali esterni dei maschi evidenziando un ritardo proporzionale alla dose ricevuta. Resta da definire sui maschi irraggiati l’effetto combinato dei due effetti sui tempi di sfarfallamento degli adulti anche se appare chiara l’assenza di variazioni significative per la dose di irraggiamento 40Gy scelta come radiazione utile per la sterilizzazione dei maschi da lanciare in campo. Per quanto riguarda l’analisi dei tempi di accoppiamento dei maschi irraggiati si osserva in generale una minore reattività rispetto ai maschi fertili particolarmente marcata nei maschi irraggiati a dosi superiori i 40 Gy. Gli studi condotti sui tempi di accoppiamento delle femmine evidenziano una buona recettività (>80%) all’accoppiamento solo per femmine di età superiore a 42 - 48 h femmine. Prima di tale periodo la femmina realizza accoppiamenti con normale appaiamento dei due sessi ma non riceve il trasferimento degli spermi. 3. Prove di competizione Prove preliminari di competizione in tunnel svolte nel 2006 su ceppi selvatici e di allevamento avevano mostrato risultati di competitività dei maschi sterili (50 Gy) segnati da forte variabilità. Nel 2007 dopo aver condotto analisi per la verifica dei tempi di sfarfallamento, di accoppiamento e di rotazione genitale nei maschi sterilizzati, e di recettività nelle femmine, sono state realizzate nuove prove. In queste prove maschi adulti di Ae. albopictus irraggiati a 40Gy sono stati posizionati in campo, in ambiente naturale ombreggiato ed isolato, all’interno di serre (8x5x2,8 m) insieme a maschi adulti fertili e femmine vergini di Ae. albopictus con rapporto 1:1:1. Le prove preliminari 2006 erano condotte con le medesime condizioni sperimentali del 2007 ad eccezione dei tempi di inserimento delle femmine vergini passati da 1 giorno nel 2006, a 3 giorni nel 2007 dall’immissione dei maschi in tunnel. Sono state effettuate prove testando la competizione tra esemplari provenienti da ceppi di allevamento (cicli di allevamento in gabbia > 15), ceppi selvatici (da materiale raccolto in campo e con cicli di allevamento in gabbia < 5) e ceppi ibridi (ottenuti dall’incrocio di ceppi italiani di diversa provenienza geografica). I risultati ottenuti mostrano indici di competizioni medi accettabili senza evidenziare differenza fra i ceppi impiegati. L’allevamento massale quindi non deprime i ceppi allevati e gli ibridi realizzati non mostrano una vigoria superiore ne rispetto ai ceppi selvatici ne rispetto agli allevati in laboratorio

On the Control of a Pyrolysis Process

The evaluation of the necessary operating reserve margins in an electric power system has been traditionally carried out by the System Operator (SO) on a deterministic basis, using the so called “first contingency security criterion”. According this approach, only few generating units and/or power lines are considered in order to determine the worst operation conditions. As an alternative, this paper presents a simulation method, based on a probabilistic approach using a sequential Montecarlo technique, which takes into account all the generating units and the transmission power lines of the electric system considered. Starting from the production and consumption profiles scheduled by the energy markets, the real time operation is simulated in normal, contingency and emergency conditions, taking into account the availability of generating units and power lines; the redispatching procedures activated after a contingency are carried out minimizing the expenses for the auxiliary services purchase under line power flow limits constraints. A daily case study, calibrated on an IEEE test grid, is carried out and discussed, focusing how such a technique can be suitably used to evaluate system reliability as a function of reserve margins, load shedding amounts, dispatching rules and emergency procedures

On The Control of a Pyrolysis Process

The evaluation of the necessary operating reserve margins in an electric power system has been traditionally carried out by the System Operator (SO) on a deterministic basis, using the so called “first contingency security criterion”. According this approach, only few generating units and/or power lines are considered in order to determine the worst operation conditions. As an alternative, this paper presents a simulation method, based on a probabilistic approach using a sequential Montecarlo technique, which takes into account all the generating units and the transmission power lines of the electric system considered. Starting from the production and consumption profiles scheduled by the energy markets, the real time operation is simulated in normal, contingency and emergency conditions, taking into account the availability of generating units and power lines; the redispatching procedures activated after a contingency are carried out minimizing the expenses for the auxiliary services purchase under line power flow limits constraints. A daily case study, calibrated on an IEEE test grid, is carried out and discussed, focusing how such a technique can be suitably used to evaluate system reliability as a function of reserve margins, load shedding amounts, dispatching rules and emergency procedures

Impact of Irradiation on Vector Competence of Aedes aegypti and Aedes albopictus (Diptera: Culicidae) for Dengue and Chikungunya Viruses

International audienceEffective control strategies against arthropod disease vectors are amongst the most powerful tools to prevent the spread of vector-borne diseases. The sterile insect technique (SIT) is an effective and sustainable autocidal control method that has recently shown effective population suppression against different Aedes vector species worldwide. The SIT approach for mosquito vectors requires the release of radio-sterilized male mosquitoes only, but currently available sex separation techniques cannot ensure the complete elimination of females resulting in short-term risk of increased biting rate and arboviral disease transmission. In this study, we compared for the first time the transmission of dengue and chikungunya viruses in Aedes aegypti and Aedes albopictus females exposed as pupae to an irradiation dose of 40 Gy. Females of both species were fed on blood spiked with either dengue or chikungunya viruses, and body parts were tested for virus presence by real-time RT-PCR at different time points. No differences were observed in the dissemination efficiency of the dengue virus in irradiated and unirradiated Ae. albopictus and Ae. aegypti mosquitoes. The dissemination of the chikungunya virus was higher in Ae. albopictus than in Ae. Aegypti , and irradiation increased the virus load in both species. However, we did not observe differences in the transmission efficiency for chikungunya (100%) and dengue (8–27%) between mosquito species, and irradiation did not impact transmissibility. Further implications of these results on the epidemiology of vector-borne diseases in the field are discussed

Validation of a new larval rearing unit for Aedes albopictus (Diptera: Culicidae) mass rearing.

The mosquito larval rearing unit developed at the Insect Pest Control Laboratory (IPCL) of the FAO/IAEA Joint Division was evaluated for its potential use for Aedes albopictus (Skuse, 1895) mass rearing in support of the development of a sterile insect technique (SIT) package for this species. The use of the mass rearing trays and rack did not adversely affect larval development, pupation and survival rates and allowed the management of large larval rearing colonies with reduced space requirements in comparison with classical individual trays. The effects of larval density, water temperature and diet composition on pupal production and size differentiation for sex separation efficacy were analyzed for individual mass rearing trays as well as multiple trays stacked within the dedicated rack unit. Best results were obtained using eighteen thousand larvae per tray at a density of 3 larvae per ml of deionized water at a temperature of 28°C on a diet consisting of 50% tuna meal, 36% bovine liver powder, 14% brewer's yeast and, as an additive, 0.2 gr of Vitamin Mix per 100 ml of diet solution. Pupae were harvested on the sixth day from larval introduction at L1 stage and males were separated out by the use of a 1400 µm sieve with 99.0% accuracy with a recovery rate of ca. 25% of the total available males. With the use of this larval rearing unit, an average production of 100,000 male pupae per week can be achieved in just 2 square meter of laboratory space. Compared to previous laboratory rearing method, the same pupal production and sex separation efficacy could only be achieved by use of ca. 200 plastic trays which required the space of two 5 square meter climatic-controlled rooms