Overview of technological advances toward greater efficiency and efficacy in sterile insect-inherited sterility programs against moth pests

Marc J. B. Vreysen, Waldemar Klassen, James E. Carpenter

Abstract


Lepidopteran species are amongst the most damaging pests of food and fiber crops world-wide. Pest lepidopterans are often managed injudiciously by spraying crops with large amounts of broad-spectrum—and often—persistent insecticides. In view of increased occurrence of resistance against these insecticides, and their negative impacts on the environment and ecosystems, the need for control tactics that are not only effective but also friendlier to the environment is becoming more and more pressing. Both the sterile insect technique (SIT), and the related inherited sterility (IS) technique offer great potential as additional control tactics for integration with other control methods in area-wide integrated pest management approaches against lepidopteran pests. However the SIT/IS can only be applied successfully when the released sterile insects can effectively compete with their wild counterparts for mating with wild females. Although there are a number of programs where the SIT has been used very effectively against key lepidopteran pests, there is great potential for further expansion of the SIT/IS technology to target other key lepidopteran pests, or to improve the SIT/IS for already targeted Lepidoptera. Such expansion could be facilitated through improvements of mass-rearing, measurement and control of quality, handling, irradiation, shipping, release and field assessment technologies that would increase program efficiency and efficacy. To foster such advances, the Joint FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food and Agriculture, implemented a Coordinated Research Project (CRP) from 2008 to 2014 entitled “Increasing the efficiency of Lepidoptera SIT by enhanced quality control”. This Project organized and sponsored research and development on the following key objectives: (1) identify and investigate factors and variables affecting the quality of the produced and released insects and their field performance, (2) identify and develop new tools and methods to assess and predict the field performance of sterile insects, and (3) improve the artificial rearing of several moth species through a better understanding and management of genetic resources. The key research outputs of the CRP are summarized in this paper.

 

Resumen

Algunas de las especies de lepidópteros son de las plagas más perjudiciales de los cultivos de alimentos y fibras en todo el mundo. Las plagas lepidópteras a menudo son manejadas imprudentemente al rociar los cultivos con grandes cantidades de insecticidas de amplio espectro — que a menudo son —persistentes. En vista del aumento de la aparición de resistencia contra estos insecticidas, y sus efectos negativos sobre el medio ambiente y los ecosistemas, la necesidad de tácticas de control que no sólo son eficaces, pero también más amigables con el medio ambiente es cada vez más apremiante. Tanto la técnica del insecto estéril (TIE), como la técnica de esterilidad heredaria relacionada (EH) ofrecen un gran potencial como tácticas adicionales de control para la integración con otros métodos del manejo integrado de plagas enfocados contra plagas de lepidópteros en todo lado. Sin embargo, la TIE/EH sólo se puede aplicar con éxito cuando los insectos estériles liberados pueden competir eficazmente con sus contrapartes salvajes para el apareamiento con hembras salvajes. Aunque hay una serie de programas en los que la TIE se ha utilizado de manera muy eficaz contra las plagas de lepidópteros clave, hay un gran potencial para una mayor expansión de la tecnología de TIE/EH para dirigirse a otras plagas de lepidópteros clave, o para mejorar la TIE/EH para los lepidópteros ya seleccionados. Tal expansión podría facilitarse mediante la mejora de la cría en masa, las tecnologías de medir y de control de calidad, manipulación, irradiación, envío, y su liberación y evaluación en el campo incrementaría la eficiencia y la eficacia del programa. Para fomentar estos avances, la División Mixta de Técnicas Nucleares en la Alimentación y la Agricultura de FAO/IAEA implementó un Proyecto Coordinado de Investigación (PCI) desde el 2008 hasta el 2014 titulado «El aumento de la eficiencia de la TIE de Lepidóptera por el mejoramiento de control de calidad». Este proyecto organizó y patrocinó la investigación y desarrollo de los siguientes objetivos clave: (1) identificar e investigar los factores y variables que afectan a la calidad de los insectos producidos y liberados y su rendimiento en el campo, (2) identificar y desarrollar nuevas herramientas y métodos para evaluar y predecir el comportamiento en el campo de los insectos estériles, y (3) mejorar la cría artificial de varias especies de polillas a través de una mejor comprensión y manejo de los recursos genéticos. Se resumen los resultados de la investigación clave de la PCI en el presente documento. 

 

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Keywords


biological control, colonization, competitiveness, mass-rearing, irradiation, dispersal, field performance, mating status, modeling, mating compatibility, mating competitiveness, mating status, flight ability, cold adaptation, cage studies, open field stu

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