Selection of microorganisms to develop new tools for the management of Drosophila suzukii

Drosophila suzukii Matsumura is an alien invasive pest of soft fruits. It has spread across the Americas and Europe since the late 2000s with adverse economic effects on berries. This pest received special attention because it is one of the most successful invasive species of the genus Drosophila, utilizing different food resources and showing ecological adaptation to variable climatic conditions. Monitoring, as a component of pest management, is the key to control this pest. Hence, it is important to use the best lure and trap available to obtain reliable monitoring. At present, current fermentation products and synthetic lures are not adequately selective and effective for monitoring. Moreover, no efficient monitoring tools have been developed yet. There is a need to improve the attractiveness of commercially available lures that are currently used to monitor this pest and developing a new trapping system for efficient pest management. The present work aims to develop the prototype of a highly attractive lure for developing a new trapping system intended for pest monitoring. Therefore, olfactory and trapping studies which included a series of behavioral bioassays were conducted under laboratory and semi-field conditions. Two- choice olfactometer was used to evaluate the behavioral response of female flies towards crop and non-crop host fruits and lactic acid bacteria strains associated with fruits surface and D. suzukii gut microbiota. Subsequently, cage assays were used to evaluate the behavioral response of flies towards synthetic volatile compounds, associated with host fruits and microbial fermentation, that elicit a behavioral response in adult flies. Lastly, a synthetic blend was evaluated for fly’s attraction and used in the design of the prototype of a highly attractive lure for developing a new trapping system intended for pest monitoring. Our results showed that flies were significantly more attracted to crop and non-crop host fruits more than control in olfactometer bioassay. Blackberry fruits were the most attractive fruits. Moreover, flies exhibited a positive response to volatiles emitted by lactic acid bacteria strains inoculated into Droskidrink food bait. The most attractive strains, Lactobacillus kunkeei 84 and Oenococcus oeni LS, showed a significant attraction to females when combined and inoculated into food bait. In cage assays, the attractiveness of a commercial lure, Dros’Attract, was improved using a blend of plant-based volatiles (geraniol) and microbial fermentation volatiles (dimethyl sulfide). Therefore, a prototype of a more attractive lure was developed comprising the commercial lure and both compounds. Ultimately, a new trapping system was developed which is comprised of Dros’Attract lure combined with volatile compounds and specialized Droso-Trap. The obtained data provide knowledge on the importance of combining host fruit volatiles with microbes’ volatiles to increase the attractiveness of existing attractive lures. Also, it increases our understanding of D. suzukii olfactory responses to synthetic volatile compounds as sources of attractants which may help in the development and adoption of behaviourally based tools for pest monitoring and eco-friendly management strategies.

Drosophila suzukii Matsumura è un parassita alieno invasivo dei frutti di bosco. Si è diffuso nelle Americhe e in Europa dalla fine degli anni 2000 con effetti economici negativi sui frutti di bosco. Questo parassita ha ricevuto un'attenzione speciale perché è una delle specie invasive di maggior successo del genere Drosophila, che utilizza diverse risorse alimentari e mostra un adattamento ecologico alle condizioni climatiche variabili. Il monitoraggio, come parte della gestione dei parassiti, è la chiave per controllare questo parassita. Quindi, è importante utilizzare le migliori esche e trappole disponibili per ottenere un monitoraggio affidabile. Al momento, gli attuali prodotti di fermentazione e le esche sintetiche non sono adeguatamente selettivi ed efficaci per il monitoraggio. Inoltre, non sono stati ancora sviluppati strumenti di monitoraggio efficienti. È necessario migliorare l'attrattiva delle esche disponibili in commercio che sono attualmente utilizzate per monitorare questo parassita e sviluppare un nuovo sistema di cattura per una gestione efficiente dei parassiti. Il presente lavoro mira a sviluppare il prototipo di un'esca altamente attraente per lo sviluppo di un nuovo sistema di cattura destinato al monitoraggio dei parassiti. Pertanto, studi olfattivi e di intrappolamento che includevano una serie di saggi biologici comportamentali sono stati condotti in condizioni di laboratorio e semi-campo. L'olfattometro a due scelte è stato utilizzato per valutare la risposta comportamentale delle mosche femmine verso frutti ospiti coltivati e non raccolti e ceppi di batteri lattici associati alla superficie dei frutti e al microbiota intestinale di D. suzukii. Successivamente, sono stati utilizzati saggi in gabbia per valutare la risposta comportamentale delle mosche verso composti volatili sintetici, associati ai frutti ospiti e alla fermentazione microbica, che provocano una risposta comportamentale nelle mosche adulte. Infine, una miscela sintetica è stata valutata per l'attrazione delle mosche e utilizzata nella progettazione del prototipo di un'esca altamente attraente per lo sviluppo di un nuovo sistema di cattura destinato al monitoraggio dei parassiti. I nostri risultati hanno mostrato che le mosche erano significativamente più attratte dal raccolto e dai frutti ospiti non raccolti più del controllo nel saggio biologico olfattometrico. I frutti di mora erano i frutti più attraenti. Inoltre, le mosche hanno mostrato una risposta positiva ai volatili emessi dai ceppi di batteri lattici inoculati nell'esca alimentare Droskidrink. I ceppi più attraenti, Lactobacillus kunkeei 84 e Oenococcus oeni LS, hanno mostrato un'attrazione significativa per le femmine quando combinati e inoculati in esche alimentari. Nei saggi in gabbia, l'attrattiva di un'esca commerciale, Dros'Attract, è stata migliorata utilizzando una miscela di sostanze volatili di origine vegetale (geraniolo) e volatili della fermentazione microbica (dimetil solfuro). Pertanto, è stato sviluppato un prototipo di un'esca più attraente che comprende l'esca commerciale ed entrambi i composti. Alla fine, è stato sviluppato un nuovo sistema di cattura che comprende un'esca Dros'Attract combinata con composti volatili e Droso-Trap specializzato. I dati ottenuti forniscono conoscenze sull'importanza di combinare i volatili della frutta ospite con i volatili dei microbi per aumentare l'attrattiva delle esche attraenti esistenti. Inoltre, aumenta la nostra comprensione delle risposte olfattive di D. suzukii ai composti volatili sintetici come fonti di attrattivi che possono aiutare nello sviluppo e nell'adozione di strumenti basati sul comportamento per il monitoraggio dei parassiti e strategie di gestione ecocompatibili.