Appraisal of sperm dynamics as a crucial trait of radiosterilized Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae) and its F1 progeny for evaluation of the ‘inherited sterility technique’ for pest suppression

Rakesh K. Seth, Zubeda Khan, Dev K. Rao, Mahtab Zarin

Abstract


Sperm behavior represents one of the attributes in the radiogenetic technique called inherited sterility crucial for its effectiveness to suppress populations of Spodoptera litura (F.) (Lepidoptera: Noctuidae). Quantitative and qualitative assessments of S. litura sperm behavior (production, descent, activation, movement and transfer to females) were made in parental (P) males that received sub-sterilizing irradiation doses of either 100 or 130 Gy and in their F1 generation males. Age dependent production of eupyrene and apyrene spermatozoa in the testes were not affected by such irradiation in the P males, nonetheless a slight but significant effect occurred in the F1 generation. During the rhythmic cycles of sperm descent in the photophase and scotophase, the profile and proportion of sperm descent from the testes to the upper vas deferens (UVD), seminal vesicle (SV) and duplex were not significantly influenced by irradiation in P and F1 males. Sperm activation—assessed as percent active apyrene sperm and their intensity of motility—was not diminished in irradiated P males, while in F1 males it showed a slight but significant reduction. Mating status was not a markedly pronounced factor in eliciting the motility of irradiated sperm. Sub-sterilized P males and their F1 progeny were nearly as competitive as non-irradiated males in terms of sperm transfer from male to female. Successful amphimixis occurred between the altered genomes of either irradiated P males or F1 males and the non-irradiated female genome; consequently dose dependent reductions in percent egg hatch were observed in the hatching of F1 and F2 eggs. Irradiation with either 100 or 130 Gy did not adversely influence the sperm characteristics in the irradiated P males and their F1 male progeny, and this study validated the sperm’ viability and performance in irradiated P males and of their F1 sons. The findings indicated that these genetically altered sperm would fertilize the eggs of wild females and lead to effective control of this tropical pest.

 

Resumen

El comportamiento de esperma representa uno de los atributos en la técnica radiogenética llamada esterilidad hereditaria que es crucial para su eficacia para suprimir poblaciones de Spodoptera litura (F.) (Lepidoptera: Noctuidae). La evaluación cuantitativa y cualitativa del comportamiento de los espermatozoides de S. litura (producción, descendencia, activación, movimiento y traslado a las hembras) se hicieron en machos parientes (P1) que recibieron una dosis de irradiación sub-esterilización de 100 ó 130 Gy y en los machos de generación F1. La producción de espermatozoides de eupirene y apirene en los testículos dependiente a la edad no fue afectada por dicha irradiación en los machos P1, pero un efecto leve pero significativo se produjo en la generación F1. Durante los ciclos rítmicos de la descendencia de espermatozoides en el fotofase y escotofase, el perfil y la proporción de descendencia de espermatozoides desde los testículos a la parte superior de los vas deferens (SVD), vesícula seminal (VS) y dúplex no fueron influenciados significativamente por irradiación en P1 y machos F1 . La activación de esperma — evaluada como el ciento de espermatozoides apirenes activos y su intensidad de movimiento no fue disminuida en los machos de P1 irradiados, mientras que los machos de F1 mostró una reducción leve pero significativa. El estado de apareamiento no fue un factor marcadamente pronunciado en la obtención de la movilidad de los espermatozoides irradiados. Los machos P1 sub-esterilizados y su progenie F1 fueron casi tan competitivos como los machos no irradiados en términos de transferencia de esperma de macho a hembra. Amfimixia exitosa ocurrió entre los genomas alterados de los machos P1 irradiados o de machos F1 y el genoma femenino no irradiado; en consecuencia, se observaron reducciones dependientes de dosis en cuanto del por ciento de huevos eclosionados de F1 y F2. La irradiación con 100 ó 130 Gy no influyó negativamente a las características de los espermatozoides en los machos de P1 irradiados y su progenie F1 masculina, y este estudio validó la viabilidad de los espermatozoides y el desempeño de los machos P1 irradiados y sus hijos F1. Los resultados indicaron que estos espermatozoides alterados genéticamente podría fertilizar los huevos de las hembras salvajes y dar lugar a un control efectivo de esta plaga tropical.

 

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Keywords


apyrene; eupyrene; common cutworm; irradiation; inherited sterility; sperm production; descent; activation; movement and transfer to females; population suppression

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