Investigation on ecology and integrated pest management of Drosophila suzukii Matsumura

The invasiveness of Drosophila suzukii in North America and Europe is causing several damage on soft fruits and cherry. The management of D. suzukii is particularly complex due to its rapid developmental cycle, its ability to infest fruit close to harvest and its polyphagy. Thus, characterizing the range of host plants in natural habitats, finding the lower thermal threshold for pest development and studying the spillover from natural areas to cultivated one become essential to develop sustainable integrated pest management (IPM) strategies. A highly sensitive monitoring tools (traps and lures) characterized by high selectivity, practical in use, economic cost and low environmental impact, is essential to study the population dynamics and define rational strategies of D. suzukii control. From our studies, carried on multi-year and multi-regional comparison, the most attractive lure was Droskidrink, while Suzukii Trap was the most selective. Attractiveness and selectivity change during the season in dependence of climatic conditions, suggesting the need of implementing different lures in different periods. Out of more than 100 investigated species in North Italy, 34 non-crop plants were found suitable for D. suzukii development, enhancing pest population in wild areas with subsequently invasion of fields. From wild host fruits sampled along elevation gradients in mountain areas adults were obtained when the daily average temperature in the three weeks preceding the sampling was at least 11.1°C. Similar results were obtained with the laboratory colonies reared in a natural temperature gradient in an open-top cave, where oviposition and development from egg to adult occurred above 11.6°C. These findings indicate that D. suzukii performs well at low temperatures. Using traps disposed at different distances from the forest margin and at different heights from ground, it emerged that D. suzukii abundance in the orchards declined strongly with increasing distances from border and heights from ground. The observed patterns varied across the crop phenological development stages, indicating that the pest used multiple habitats across the seasons. When the host plant was not suitable for reproduction, D. suzukii preferred to fly closer to the forest margin and near the grass. Differently, when the host plant was suitable, D. suzukii colonized further the orchards both horizontally and vertically exploring more in depth the canopy volume. The knowledge provided by this thesis underline the importance to conjugate the monitoring and IPM strategies in order to control D. suzukii at agroecosystem level. In addition, an effective limitation by native parasitoids is desirable and needs further studies.Drosophila suzukii, carpofago di recente introduzione in Italia ed in Europa, sta causando ingenti danni alle coltivazioni di ciliegio e piccoli frutti. La sua gestione è particolarmente complessa a causa della rapidità del ciclo di sviluppo, della capacità di infestare la frutta in prossimità della raccolta e dell’ampia polifagia. Al fine di sviluppare strategie di gestione integrata (IPM) sostenibili ed efficaci, risulta essenziale caratterizzare la gamma di piante ospiti presenti negli habitat naturali, individuare la soglia termica minima di sviluppo e studiare gli spostamenti dell’insetto dalle aree naturali a quelle coltivate. Per svolgere studi di ecologia e definire razionali strategie di controllo è necessario disporre di strumenti di monitoraggio (trappole ed esche) efficaci, caratterizzati da elevata selettività, praticità di utilizzo, economicità e basso impatto ambientale. Dalle prove svolte durante il dottorato in differenti areali e nel corso di tre anni, l’attrattivo Droskidrink si è dimostrato essere il più efficace, mentre Suzukii Trap il più selettivo. Attrattività e selettività variano durante la stagione in funzione delle condizioni climatiche, suggerendo la necessità di utilizzare esche diverse in funzione del periodo. Nel Nord Italia, tra le oltre cento specie investigate, 34 piante ospiti non coltivate hanno permesso lo sviluppo di D. suzukii. La loro presenza favorisce l’incremento delle popolazioni che, successivamente, sono in grado di colonizzare le adiacenti aree coltivate. Dai frutti selvatici, raccolti lungo due differenti gradienti altitudinali nelle zone di montagna, sono sfarfallati adulti quando la temperatura media giornaliera era di almeno 11,1°C. Risultati simili sono stati ottenuti allevando colonie di laboratorio in una grotta a cielo aperto caratterizzata da un gradiente naturale di temperatura. Il completamento del ciclo di sviluppo si è verificato con temperatura media giornaliera superiore a 11,6°C. I risultati ottenuti evidenziano la capacità di D. suzukii di svilupparsi anche a basse temperature. Attraverso uno sistema di trappole disposte a differenti distanze dal margine delle aree selvatiche ed a diverse altezze da terra all’interno di frutteti è stato dimostrato come la presenza di D. suzukii negli impianti produttivi diminuisca fortemente all'aumentare sia della distanza dal margine che dell’altezza da terra. I differenti andamenti delle catture osservati durante il susseguirsi delle fasi fenologiche della coltura hanno permesso di evidenziare che D. suzukii utilizza diversi habitat nel corso delle stagioni. Il carpofago colonizza i frutteti verso l’interno e le piante in altezza in presenza dei frutti maturi o in maturazione, mentre vola in prossimità dei margini e vicino al cotico erboso nei restanti periodi. Dalle informazioni provenienti dai vari studi presenti in questa tesi emerge che per una efficace difesa contro questo nuovo insetto è necessaria la combinazione di tutti i mezzi di contenimento disponibili e la necessità di mettere a punto strategie di monitoraggio e contenimento a livello di agroecosistema. Inoltre è auspicabile l’instaurazione degli equilibri biologici, pertanto è necessario un maggiore approfondimento relativo all’efficacia nella limitazione da parte dei parassitoidi autoctoni