Genetics and biology of Anastrepha fraterculus: Research supporting the use of the sterile insect technique (SIT) to control this pest in Argentina

Two species of true fruit flies (taxonomic family Tephritidae) are considered pests of fruit and vegetable production in Argentina: the cosmopolitan Mediterranean fruit fly (Ceratitis capitata Wiedemann) and the new world South American fruit fly (Anastrepha fraterculus Wiedemann). The distribution of these two species in Argentina overlaps north of the capital, Buenos Aires. Regarding the control of these two pests, the varied geographical fruit producing regions in Argentina are in different fly control situations. One part is under a programme using the sterile insect technique (SIT) for the eradication of C. capitata, because A. fraterculus is not present in this area. The application of the SIT to control C. capitata north of the present line with the possibility of A. fraterculus occupying the niche left vacant by C. capitata becomes a cause of much concern. Only initial steps have been taken to investigate the genetics and biology of A. fraterculus. Consequently, only fragmentary information has been recorded in the literature regarding the use of SIT to control this species. For these reasons, the research to develop a SIT protocol to control A. fraterculus is greatly needed. In recent years, research groups have been building a network in Argentina in order to address particular aspects of the development of the SIT for Anastrepha fraterculus. The problems being addressed by these groups include improvement of artificial diets, facilitation of insect mass rearing, radiation doses and conditions for insect sterilisation, basic knowledge supporting the development of males-only strains, reduction of male maturation time to facilitate releases, identification and isolation of chemical communication signals, and a good deal of population genetic studies. This paper is the product of a concerted effort to gather all this knowledge scattered in numerous and often hard-toaccess reports and papers and summarize their basic conclusions in a single publication.Fil: Cladera, Jorge Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Genética; ArgentinaFil: Vilardi, Juan Cesar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; ArgentinaFil: Juri, Marianela Lucia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Genética; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; ArgentinaFil: Paulin, Laura Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; ArgentinaFil: Giardini, M. Cecilia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Genética; ArgentinaFil: Gómez Cendra, Paula Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; ArgentinaFil: Segura, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Genética; ArgentinaFil: Lanzavecchia, Silvia Beatriz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Genética; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Effect of host plant chemistry on genetic differentiation and reduction of gene flow among Anastrepha fraterculus (Diptera: Tephritidae) populations exploiting sympatric, synchronic hosts

Herbivore host specialization includes changes in behaviour, driven by locally-induced adaptations to specific plants. These adaptations often result in sexual isolation that can be gauged through detection of reduced gene flow between host associated populations. Hypothetically, reduced gene flow can be mediated both by differential response to specific plant kairomones and by the influence of larval diet on some adult traits such as pheromone composition. These hypotheses could serve as a model to explain rapid radiation of phytophagous tephritid fruit flies, a group that includes several complexes of cryptic species. The South American Fruit Fly Anastrepha fraterculus (Wiedemann) is a complex of at least seven cryptic species among which pheromone mediated sexual isolation resulted in rapid differentiation. Cryptic species also exhibit differences in host affiliation. In search of a model explaining rapid radiation in this group, we studied host plant chemical composition and genetic structure of three host associated sympatric populations of A. fraterculus. Chemical composition among host plant fruit varied widely both for nutrient and potentially toxic secondary metabolite content. Adaptation to plant chemistry appears to have produced population differentiation. We found host mediated differentiation to be stronger between populations exploiting sympatric synchronic hosts differing in chemical composition, than between populations that exploit hosts that fruit in succession. Gene flow among such host associated populations was extremely low. We propose as a working hypothesis for future research, that for those differences to persist over time, isolating mechanisms such as male produced sex pheromones and female preferences resulting from adaptation to different larval diets should evolve.Fil: Oroño, Luis Eduardo. Consejo Nacional de Invest.cientif.y Tecnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Catamarca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Paulin, Laura Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; ArgentinaFil: Alberti, Andrea Claudia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; ArgentinaFil: Hilal, Mirna Beatriz. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.naturales E Instituto Miguel Lillo; ArgentinaFil: Ovruski Alderete, Sergio Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Vilardi, Juan Cesar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; ArgentinaFil: Rull, Juan. Instituto de Ecologia; México;Fil: Aluja, Martin. Instituto de Ecologia; México

Diferencias morfométricas entre Anastrepha fraterculus (Diptera) energidas de hospederos simpátricos

Anastrepha fraterculus (Wied) (Diptera: Tephritidae) es una plaga de los frutos que se distribuye desde México hasta Argentina. Su gran diversidad morfológica, con almenos 7 morfotipos, y la diferenciación genética entre regiones sugieren que mas que una especie biológica sería un complejo de especies sinmórficas. Aunque en Argentina estaría presente uno solo de los morfotipos descritos, en estudios previos se observaron diferencias moleculares entre moscas emergidas de hospederos alternativos. En este trabajo se analizaron las diferencias en el fenotipo multivariado entre moscas emergidas de tres hospederos alternativos simpátricos (guayaba, nogal y durazno) en Horco Molle, Tucumán (Argentina). Se midieron 6 caracteres morfométricos y se aplicaron métodos estadísticos tradicionales (ANOVA, MANOVA) y bayesianos (Geneland). Los resultados mostraron diferencias significativas entre moscas emergidas de nogal y de durazno, que están geográficamente cerca y fructifican en la misma época (noviembre-diciembre). Las moscas emergidas de guayaba, que fructifica en febreromarzo, no difieren de las de nogal pero sí de las de durazno. Los resultados son compatibles con la hipótesis de que la población emergida de nogal sería capaz de colonizar frutos de guayaba cuando aquel fruto ya no esta disponible, pero que la población emergida de durazno utilizaría otro hospedero no identificado. Se postula que la preferencia de hospedero podría haber sido un mecanismo importante en la evolución de los diversos morfotipos identificados.Fil: Paulin, Laura Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; ArgentinaFil: Gómez Cendra, Paula Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; ArgentinaFil: Oroño, Luis Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina. Universidad Nacional de Chilecito; ArgentinaFil: Ovruski, S. M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Vilardi, Juan Cesar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; ArgentinaXLIII Congreso Argentino de Genética; IV Reunión Regional de la Sociedad Argentina de GenéticaSan Carlos de BarilocheArgentinaSociedad Argentina de Genétic

Morphometric differentiation among anastrepha fraterculus (diptera: Tephritidae) exploiting sympatric alternate hosts

Anastrepha fraterculus (Wiedemann) es actualmente considerada un complejo de especies sinmórficas que infesta frutos desde México a Argentina y representa un modelo biológico interesante para estudios evolutivos. La detección y cuantificación de diferenciación morfológica, genética y de comportamiento entre sus poblaciones es también relevante para la aplicación de programas de control de bajo impacto ambiental. En este trabajo se reveló la ocurrencia de diferenciación fenotípica asociada con la elección del hospedero entre individuos que cohabitan en la naturaleza en una región del Norte de Argentina. Se midieron seis rasgos morfométricos en moscas simpátricas que utilizan tres especies de hospederos. La variación fenotípica observada es dependiente del hospedero e independiente del solapamiento espacial o temporal. Las moscas coleccionadas de hospederos alternativos sincrónicos (durazno y nogal) difirieron entre sí a pesar de la falta de aislamiento geográfico. En contraste, las moscas que emergen de guayabas, que maduran dos meses después que las anteriores, no se diferenciaron de las coleccionadas de nueces, pero sí de las emergidas de duraznos. Este resultado es consistente con la hipótesis de que a lo largo del año la misma población de moscas salta de nueces a guayabas, pero la población que usa duraznos explotaría otros hospederos alternativos cuando decrece la disponibilidad de durazno. Aunque los mecanismos subyacentes requieren estudios adicionales, estos resultados son consistentes con estudios previos con marcadores moleculares (fragmtentos entre repeticiones de secuencias simples ISSR) en moscas provenientes de los mismos hospederos y área, sugiriendo que la diferenciación entre las moscas que emergen de hospederos alternativos ocurre a nivel genético y fenotípico. Se discute la contribución de la preferencia de hospedero sobre la diferenciación a largo plazo.Anastrepha fraterculus (Wiedemann) is currently considered a complex of cryptic species infesting fruits from Mexico to Argentina and represents an interesting biological model for evolutionary studies. Moreover, detecting and quantifying behavioral, morphological, and genetic differentiation among populations is also relevant to the application of environment-friendly control programs. Here, phenotypic differentiation among individuals coexisting in the wild in a Northern region of Argentina was unveiled and associated with host choice. Six morphometric traits were measured in sympatric flies exploiting three different host species. Phenotypic variation was shown to be host-dependent regardless of geographical or temporal overlap. Flies collected from synchronous alternate hosts (peach and walnut) differed from each other despite the lack of geographical isolation. By contrast, flies emerging from guavas that ripen about two months later than peach and walnut showed no significant differentiation in comparison to flies collected from walnuts, but they differ significantly from flies originating from peaches. This result is consistent with the hypothesis that the same population of flies shifts from walnuts to guavas throughout the year, whereas the population of flies that uses peaches as a host is probably exploiting other alternate hosts when peach availability decreases. Further research is needed to study the underlying mechanism. Results are consistent with previous molecular markers (inter-simple sequence repeat-ISSR) research on flies stemming from the same hosts and the same area, suggesting that differentiation among flies emerging from alternative hosts occurs at both genetic and phenotypic levels. The contribution of host preference in long-term genetic differentiation is discussed.Fil: Gómez Cendra, Paula Valeria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; ArgentinaFil: Paulin, Laura Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; ArgentinaFil: Oroño, Luis Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina. Universidad Nacional de Chilecito; ArgentinaFil: Ovruski Alderete, Sergio Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Vilardi, Juan Cesar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Genética de Población Aplicadas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentin