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Fine Structure of the Antennal Glands of the Ant Nest Beetle Paussus favieri (Coleoptera, Carabidae, Paussini).Corresponding author
No full textThe antennae of the ant nest beetle Paussus favieri are studied by using both SEM and TEM. In the myrmecophilous genus Paussus, these structures are composed of three joints: scape, pedicel and a wide third joint, the ‘‘antennal club’’, resulting from the fusion of antennomeres A3–A11 (flagellum). The antennal club shows an exceptional glandular activity, with the presence of pores mostly crowded in special hairless cuticular areas, surrounding the base of single setae, grouped at the base of tufts of setae, or positioned inside deep pockets that store the secretions, with filiform material arising from them. The surface of A1 and A3 are covered by mechanoreceptors, modified to spread the glandular exudates, while the chemoreceptors are restricted to the apex of the club. The fine structural analysis shows a great number of antennal glands, that can be referred to three main typologies: type A (GhA) bi-cellular, composed of a large secretory cell and a small duct cell, positioned close to the antennal surface; type B (GhB), tri-cellular, composed of two secretory cells and one duct cell, less frequent and positioned deep inside the antennal club; type C (GhC), rare, located deeply within the antennal lumen, in the vicinity of the trophocytes. This complexity indicates that more than one substance could be released from the antennae. Possible functional aspects of the secretions dealing with symbiotic interaction with the host ants are discussed
Identificazione di segnali vibrazionali specie-specifici per l’attrazione della cimice asiatica Halyomorpha halys
No full textLa cimice asiatica Halyomorpha halys (Stål, 1855) (Heteroptera: Pentatomidae) è un insetto polifago recentemente introdotto nelle regioni del Nord Italia, dove nel 2015 ha causato danni considerevoli nei frutteti, in particolare in Emilia Romagna. Attualmente il monitoraggio viene effettuato per mezzo di trappole innescate con feromoni di aggregazione, mentre ad oggi non sono mai state indagate altre vie di comunicazione intraspecifica. Questa ricerca ha mirato al conseguimento di due obiettivi: (1) la descrizione della comunicazione vibrazionale di H. halys e (2) l’individuazione di segnali attrattivi e la loro valutazione per un possibile impiego come mezzo di monitoraggio e/o controllo della specie. In primo luogo sono stati svolti dei biosaggi su individui singoli e accoppiati da cui è emerso che il processo di formazione della coppia ha uno schema comportamentale stereotipato in cui la comunicazione è sempre avviata dai maschi. L’emissione del segnale femminile di risposta è un requisito necessario ad indurre la ricerca nel maschio (la femmina, viceversa, resta sempre stazionaria) che altrimenti si disinteressa della femmina anche se presente a brevissima distanza. Il segnale femminile, costituito da un treno di impulsi ripetuti ad intervalli regolari, è in grado di dirigere il maschio verso il punto in cui essa si trova. Tale segnale è stato pertanto testato in una serie di esperimenti in playback per accertarne la capacità di attrarre i maschi. Per mezzo di un trasduttore elettromagnetico sono stati effettuati dei biosaggi in diversi contesti: (I) su pianta di fagiolo; (II) in arena circolare chiusa; (III) in arena con percorsi di uscita guidati dallo stimolo vibrazionale. Infine, in un ultimo esperimento (IV) è stata simulata una trappola acustica per la cattura di gruppi di individui rilasciati all’interno di una gabbia a rete cubica. Per misurare la risposta comportamentale dei maschi, sono stati misurati vari parametri, attraverso il sistema Ethovision (Noldus), quali la distanza percorsa, la velocità di spostamento e il tempo trascorso in specifici settori delle arene (test II e III). Per misurare il potere attrattivo del segnale sono stati conteggiati gli individui che hanno raggiunto la sorgente di emissione del segnale (test I, III, IV). I risultati hanno dimostrato un significativo effetto attrattivo nei confronti dei maschi da parte del playback femminile in tutti gli scenari proposti. I maschi quando stimolati dal segnale femminile hanno mostrato un caratteristico atteggiamento di ricerca in cui alternano fasi ascolto e di ricerca attiva. In generale, percorrono distanze molto più lunghe e a maggiore velocità rispetto ai controlli senza playback. Infine, hanno mostrato, da un lato una significativa tendenza a restare nei pressi delle aree di stimolo, dall’altro a raggiungere il punto esatto di stimolazione. I risultati raccolti dimostrano che i segnali vibrazionali hanno un forte potere attrattivo nei confronti dei maschi motivo per cui potrebbero essere utilizzati per lo sviluppo di una trappola innovativa per la cattura di maschi di H. halys
The sensory structures of the antennal flagellum in Hyalesthes obsoletus (Hemiptera: Fulgoromorpha: Cixiidae): A functional reduction?
No full textDespite their relevance as harmful pests on plants of economic importance, Hemiptera Fulgoromorpha have been poorly studied as regards their antennal sensory structures. In particular, the flagellum has been neglected and, therefore, to date there are no data on its structural organization and sensory equipment. In order to fill this gap, we carried out a study on the sensillum types and distribution on the flagellum of the planthopper Hyalesthes obsoletus Signoret, an efficient vector of the stolbur phytoplasma, the cause of various crop diseases. In this cixiid species the antenna is composed of three segments, the scape, an enlarged pedicel and a long flagellum. This latter is made of a single segment and presents a basal, bulb-like enlargement from which two processes arise, a short spur and a long arista. Combining scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and focused ion beam investigations, we discovered the presence of a total number of 6 sensilla, belonging to 4 different types: a single scolopidium extending from the bulb to the arista, three sensilla styloconica within the cuticular spur and two different sensilla coeloconica inside the bulb. As far as structural data can suggest, these sensilla might be involved in the perception of mechanical stimuli (possibly air-borne vibrations), temperature and humidity variations and CO2 concentration. The strong reduction in sensillum number in this species is discussed as possible functional specialization of the flagellum itself. The ultrastructure of the sensilla in the flagellum of a species of Fulgoromorpha is here presented for the first time
Verso una semplificazione strutturale: il caso delle antenne degli Auchennorrhyncha
No full textGli Auchennorrhyncha sono un gruppo di Emitteri caratterizzati da dimensioni
generalmente ridotte e corpo allungato. Numerose specie, appartenenti ai due diversi
infraordini dei Cicadomorpha e Fulgoromorpha, rivestono un importante ruolo all’interno
di vari ecosistemi (sia naturali che coltivati) in quanto si comportano da vettori di
pericolose fitopatie. Esempi a tale riguardo sono Scaphoideus titanus Ball (vettore del
fitoplasma agente della flavescenza dorata), Hyalesthes obsoletus Signoret (vettore
naturale del fitoplasma agente causale del Legno nero) e Philaenus spumarius L. (vettore
del batterio Xylella fastidiosa, associato al Complesso del Disseccamento Rapido
dell’Olivo, CoDiRO). Le antenne di diverse specie di Auchenorrhyncha presentano una
struttura generale piuttosto semplificata, caratterizzata generalmente dalla presenza di uno
scapo e un pedicello subcilindrici, ed un flagello molto allungato e sottile. Il flagello
mostra una forte riduzione nel comparto sensoriale, in alcuni casi con una forte riduzione
dei sensilli olfattivi. Il flagello è inoltre articolato sul pedicello attraverso una membrana
articolare associata ad un voluminoso organo di Johnston ospitato nel pedicello. In alcuni
casi i sensilli olfattivi sono presenti in gran numero sulla superficie del pedicello. Diverse
tipologie sensoriali (sensilli basiconici, celoconici e ampullacei) sono presenti nella parte
basale ingrossata del flagello. Il ruolo che queste strutture sensoriali potrebbero avere nella
biologia di alcune specie viene discusso, tracciando ipotesi relative alla riduzione
funzionale dei sensilli a livello del flagello e la riduzione del comparto sensoriale olfattivo
Fine morphology of antennal and ovipositor sensory structures of the gall chestnut wasp, Dryocosmus kuriphilus
No full textDryocosmus kuriphilus is a gall-inducing insect, which can cause significant damage on plants of the genus Castanea Mill., 1754. Antennae and ovipositor are the main sensory organs involved in the location of suitable oviposition sites. Antennal sensilla are involved in the host plant location, while ovipositor sensilla assess the suitability of the ovipositional bud. On both organs, diverse sensillar organs are present. Here, the distribution and ultrastructural organization of the sensilla were investigated by scanning and transmission electron microscopy. The antennae of D. kuriphilus are filiform and composed of 14 antennomeres, with the distal flagellomere bearing the highest number of sensilla. On the antennae, 6 sensilla types were found; sensilla chaetica, campaniformia, coeloconica-I, coeloconica-II, trichoidea and placoidea. The sensilla placoidea and trichoidea were the most abundant types. On the external walls of the ovipositor, gustatory and mechanoreceptive sensilla were observed. Internally, the egg channel hosted two additional sensory structures. The putative functional role of each sensilla in the context of insect’s ecology is discussed as well as the ovipositional mechanism used by this insect
Le strutture sensoriali del flagello di Hyalesthes obsoletus: una riduzione funzionale?
No full textHyalesthes obsoletus Signoret (Hemiptera, Fulgoromorpha, Cixiidae), vettore naturale
del fitoplasma agente causale del Legno nero della vite, è un ampelofago occasionale. In
Europa e nel bacino del Mediterraneo l’insetto può svolgere il suo ciclo di sviluppo
preimmaginale a carico di diverse piante spontanee (Urtica dioica, Convolvulus
arvensis, Calystegia sepium, Lavandula hybrida, Lavandula angustifolia, Cardaria
draba e Vitex agnus-castus). I meccanismi sensoriali che permettono al fitofago di
localizzare i conspecifici per l’accoppiamento e le potenziali piante ospiti per
l’alimentazione e l’ovideposizione fanno capo agli organi di senso localizzati sulle
antenne. Le conoscenze relative alle strutture antennali di questo gruppo di insetti sono
abbastanza scarse, pertanto scopo di questo lavoro è stata l’indagine ultrastrutturale dei
sensilli presenti sul flagello di H. obsoletus. In questa specie il flagello è in realtà ridotto
ad un singolo articolo antennale piuttosto allungato, che presenta una parte apicale che
tende ad assottigliarsi fino all’apice, mentre nella parte basale si allarga a formare una
sorta di bulbo. Il bulbo è caratterizzato dalla presenza di un’apertura distale e, sempre
nella parte distale, da uno sperone cuticolare tripartito. Sezioni seriate longitudinali e
trasversali osservate al microscopio elettronico a trasmissione hanno messo in evidenza
la presenza di un singolo scolopidio localizzato nel lume del flagello. A livello del bulbo,
in corrispondenza dell’apertura, sono stati riscontrati due sensilli celoconici con
caratteristiche morfologiche ben distinte. Lo sperone è costituito dalla fusione di tre
sensilli stiloconici separati nella parte apicale. Il ruolo che queste strutture sensoriali
potrebbero avere nella biologia di H. obsoletus viene discusso, con particolare
riferimento alla riduzione funzionale dei sensilli a livello del flagello e la totale assenza
del comparto sensoriale olfattivo
Popolazioni avventizie di Leptopilina japonica: una nuova opportunità per il controllo biologico aumentativo di Drosophila suzukii
No full textNegli ultimi quindici anni, il moscerino asiatico dei piccoli frutti, Drosophila suzukii (Matsumura), è diventato una delle principali minacce per le colture frutticole a buccia tenera a livello globale. Nonostante l'adozione di diverse strategie di contenimento la gestione integrata di D. suzukii si basa ancora principalmente sull'uso di insetticidi. Tuttavia, il controllo biologico potrebbe ridurre ulteriormente i costi di gestione a lungo termine, migliorando la sostenibilità economica e ambientale delle produzioni. In questo contesto, sono attivi in vari paesi programmi di lotta biologica classica, finalizzati all'introduzione del parassitoide larvale specifico Ganaspis kimorum (Buffington). Inoltre, un altro parassitoide, Leptopilina japonica Novković & Kimura, ha stabilito popolazioni avventizie in varie regioni dell’Europa e del Nord America. Sebbene siano necessari studi a lungo termine per comprendere meglio le interazioni di L. japonica all'interno delle reti trofiche degli ecosistemi colonizzati e la sua efficacia come agente di controllo biologico, i dati attuali evidenziano la sua capacità di parassitizzare una percentuale significativa di larve di D. suzukii in vari habitat, con impatti minimi o nulli su organismi non bersaglio. Il presente intervento offre una revisione della biologia, della distribuzione e dei potenziali impatti di L. japonica su D. suzukii e su altre specie ospiti. Inoltre, si esplora la possibilità di utilizzarla in programmi di controllo biologico aumentativo, per migliorarne l’efficacia in specifici contesti agricoli. Viene analizzato il possibile ruolo di L. japonica nella gestione integrata di D. suzukii, attraverso la gestione mirata delle strategie di rilascio. Il caso di L. japonica sottolinea l'importanza di regolamenti chiari, fondati sulla ricerca, per guidare l’uso dei nemici naturali non indigeni naturalizzati nella gestione dei fitofagi
Functional structure of antennal sensilla in the myrmecophilous beetle Paussus favieri (Coleoptera, Carabidae, Paussini). Corresponding author
No full textThe evolution of a myrmecophilous lifestyle in beetles is often associated with morphological alterations. In particular, the antennae of all members of the myrmecophilous ground beetle tribe Paussini are greatly modified, with flagellomeres flattened or crassate, frequently reduced in number from 9 to 5 or even 1 single “antennal club”. The enhanced glandular function of the an-tennal club has been recently described by scanning (SEM) and transmission (TEM) electron mi-croscopy in Paussus favieri Fairmaire, 1851, where the antenna has become a complex glandular organ, supplying rewarding substances to the ants. In the present work, the antennal sensilla of P. favieri are investigated by SEM, TEM and Focused Ion Beam (FIB/SEM) technology. Most sen-silla of scape and antennal club are highly modified mechanoreceptors (i.e. multipointed, fringed, branched, brush-like, sickle-shaped), singly or grouped in tufts (“antennal symphilous organs”). These “trichomes”, here assigned to 8 different morphotypes of sensilla chaetica (Ch.1– Ch.8), show a variable number of basal pores (present also at the base of the taste sensilla Ch.9), which spread dense substances of unknown chemical composition on the seta. Although hygro-, ther-mo- and chemoreceptors are reduced in number as compared with non-myrmecophilous rela-tives, and mainly relegated to the apex of the antennal club, their diversity is comparable to that of other carabid beetles: two types of sensilla trichodea (Tr.1– Tr.2); three types of basiconica (Ba.1– Ba.3); one type of campaniformia (Ca); one type of coeloconica (Co) and one type of Böhm sensilla (Bo). Contrary to the hypothesis that Paussus species lack a Johston’s organ, a non-connective chordotonal organ composed of 9 groups of scolopidia has been found inside the pedicel. A comparison between sensilla of P. favieri and those of other non-myrmecophilous and myrmecophilous ground beetle species is provided
Semiochemicals, semiophysicals and their integration for the development of innovative multi-modal systems for agricultural pests’ monitoring and control
No full textSemiochemicals are informative molecules emitted by living organisms that affect the behavior of receivers. As herbivorous insects are primarily thought to depend on olfaction and taste for their intra- and interspecific communication, semiochemicals have been widely studied for pest management applications. However, given that pest behavior does not rely on just one communication modality, stimuli of physical nature, such as light, sounds and vibrations, can also be used to manipulate insect-insect or insect-plant interactions. Moreover, stimuli of different natures can be combined in a multi-modal pest management program to increase the overall efficacy. Besides the widespread use of both chemical and physical signals in multimodal insect communication, the integration of stimuli has hardly been implemented for hardly any crop. This review introduces the term semiophysicals as opposed to semiochemicals and focuses on pest behavioral manipulation by discussing three main approaches; i) manipulation of pest orientation through attractive/repellent stimuli, ii) inhibition or promotion of specific pest behaviors and iii) interference with intraspecific communication through disruptive stimuli. For each approach, we provide examples of use of both semiochemicals and semiophysicals. Lastly, we describe the case study of the vineyard agroecosystem in the Trento province, where a multi-pest management program has been successfully developed, and we discuss future perspectives
Lotta biologica alla cimice asiatica: azione ed interazioni tra antagonisti esotici ed autoctoni
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