Abstract
Das Verständnis der Populationsdynamik von Stechmückenpopulationen durch die Analyse von Lebenstafeln und der Anfälligkeit für Insektizide ist wichtig, um die wahrscheinlichen Auswirkungen von Vektorkontrollstrategien abzuschätzen und die Entwicklung neuer Maßnahmen zu unterstützen. Für zwei Populationen von Culex quinquefasciatus Say 1823 aus geografisch isolierten Regionen, Gorakhpur und Pune in Indien, wurden Variationen in den Lebenstafeln und andere biologische Daten verglichen. Unter einem standardisierten Aufzuchtsystem und konstanten Laborbedingungen wurden die Mücken aufgezogen und die biologischen Eigenschaften dieser Populationen verglichen. Es wurde festgestellt, dass sich die Entwicklung und das Überleben der unreifen und adulten Stadien von Culex quinquefasciatus in den Populationen von Gorakhpur und Pune signifikant unterscheiden. Die Hauptkomponentenanalyse der morphologischen Daten ergab, dass die beiden Populationen signifikant unterschiedliche Cluster bilden, die sich anhand der Variablen Siphon, Sattel, Analkiemen und Pectenzähne voneinander unterscheiden lassen. Die Ergebnisse der Insektizidempfindlichkeit deuten darauf hin, dass die Larven aus beiden Gebieten empfindlicher auf Deltamethrin im Vergleich zu DDT und Malathion reagieren. Die aktuelle Studie liefert grundlegende Informationen zur Überlebensrate, morphologischen Variation und Insektizidanfälligkeit von Culex quinquefasciatus. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass verschiedene geografische Gebiete mit unterschiedlichen Lebensräumen einen signifikanten Einfluss auf die Überlebens- und Fortpflanzungsstrategien von Culex quinquefasciatus haben.
1. Einleitung
Fähige Strategien zur Bekämpfung von Stechmücken erfordern eine genaue Kenntnis der Populationsdynamik und des Status der Insektizidempfindlichkeit. Um die Populationsdynamik der Überträgerarten besser zu verstehen, ist die Kenntnis von Parametern wie Entwicklungszeit, Überlebensrate und Fruchtbarkeit von besonderer Bedeutung. Eine Sterbetafel beschreibt die Entwicklung, das Überleben und die Fruchtbarkeit einer Kohorte und liefert grundlegende Daten über die Parameter des Populationswachstums. Lebensdatenstudien liefern auch präzise Informationen über inhärente Unterschiede in den Überlebens- und Fortpflanzungsstrategien von Populationen unter verschiedenen ökologischen Bedingungen und können helfen zu erklären, warum sich bestimmte Arten in bestimmten Umgebungen vermehren.
Culex quinquefasciatus Say ist eine kosmopolitische Stechmückenart, die in tropischen, subtropischen und warm-gemäßigten Regionen vorkommt. Cx. quinquefasciatus fungiert als Überträger von Fadenwürmern, protozoischen Parasiten und verschiedenen Arboviren. In Indien ist Cx. quinquefasciatus der Hauptüberträger der Bancroftialfilariose. Die rasche Verstädterung und Industrialisierung ohne angemessene Entwässerungseinrichtungen sind für die Ausbreitung von Cx. quinquefasciatus in verschiedenen Städten Indiens verantwortlich. Von den weltweit geschätzten 128 Millionen Fällen von lymphatischer Filariose werden 91 Prozent durch Wuchereria bancrofti Cobbold verursacht. Indien allein trägt 40 Prozent zur weltweiten Krankheitslast durch lymphatische Filariose bei. Schätzungen der durch Filariose verursachten Krankheitslast gehen davon aus, dass in Indien 2,06 Millionen behinderungsbereinigte Lebensjahre (DALYs) verloren gehen.
Zahlreiche Studien wurden zur Biologie von Cx. quinquefasciatus und zur Anfälligkeit für Insektizide durchgeführt. Kürzlich berichteten Suman et al. über signifikante Unterschiede in der Morphologie der Eier und in den Lebenseigenschaften der vier Stämme von Cx. quinquefasciatus. Der Vergleich biologischer Merkmale wie Insektizidanfälligkeit, Lebenszyklusanalyse und morphologische Variation von Cx. quinquefasciatus in endemischen und nicht-endemischen Gebieten der lymphatischen Filariose ist nicht gut dokumentiert.
Moskitos, die an unterschiedlichen Orten leben, passen sich normalerweise an die lokalen Bedingungen an. Gorakhpur und Pune sind geografisch weit voneinander entfernt (~ 1500 km) (Abbildung 1) und haben unterschiedliche klimatische Bedingungen. Uttar Pradesh (Gorakhpur) ist einer der lymphatischen Filariose endemischen Staaten Indiens, während Maharashtra (Pune) nicht endemisch für lymphatische Filariose ist. Die Umwelt und die klimatischen Bedingungen dieser beiden Ökotypen sind ebenfalls unterschiedlich. Es scheint möglich, dass der Umweltstress in diesen beiden ökoklimatischen Regionen ihre lebensgeschichtlichen Merkmale beeinflusst. Wir stellten die Hypothese auf, dass sich diese Mückenstämme in ihrem Lebenslauf und ihren biologischen Merkmalen unterscheiden, da sie an ihre jeweilige lokale Umgebung angepasst zu sein scheinen. Um diese Hypothese zu testen, untersuchten wir die Analyse des Lebenslaufs, die morphologische Variation und die Anfälligkeit für Insektizide zwischen diesen beiden Populationen von Cx. quinquefasciatus aus geografisch gut voneinander getrennten Gebieten in Indien, nämlich Gorakhpur und Pune.
Die Probenahmekarte ■ zeigt die Probenahmeorte an.
2. Materialien und Methoden
2.1. Ethikerklärung
Alle Tiere wurden in strikter Übereinstimmung mit der guten Tierpraxis gehandhabt, wie sie vom Institutional Animal Ethics Committee (IAEC), das dem National Institute of Virology (NIV), Pune, Indien, angeschlossen ist, festgelegt wurde. Alle Tierversuche wurden von der IAEC genehmigt. Die Tierversuche wurden unter strikter Einhaltung der Richtlinien des Komitees für die Kontrolle und Überwachung von Tierversuchen (CPCSEA), Indien, durchgeführt.
2.2. Mückensammlung und -aufzucht
Adulte und Larven von Cx. quinquefasciatus wurden aus zwei Populationen entnommen, um die Möglichkeit von Populationsunterschieden in den endemischen und nicht endemischen Gebieten der lymphatischen Filariasis zu untersuchen. Uttar Pradesh ist ein endemisches Gebiet für JE-Virus- und lymphatische Filariasis-Infektionen und Maharashtra ist nicht endemisch für JE-Virus- und lymphatische Filariasis-Infektionen. Gorakhpur (26°45′ N, 83°24′ E) liegt im Tarai-Gürtel in der Nähe der Himalaya-Ketten im Bundesstaat Uttar Pradesh an der Grenze zu Nepal, während Pune (18°31′ N, 73°55′ E) in der Nähe der Western Ghats im Bundesstaat Maharashtra liegt. Gorakhpur liegt in der Indo-Gangetic Plain Region, die 1200-1300 mm Niederschlag pro Jahr erhält. Die Jahrestemperaturen liegen zwischen 8°C im Winter und 42°C im Sommer. Die Vegetation in dieser Region ist tropisch, feucht und laubabwerfend. Pune liegt in einer semiariden Region, in der 700-800 mm Niederschlag pro Jahr fallen. Die Jahrestemperaturen liegen zwischen 12°C im Winter und 38°C im Winter. Die Vegetation in dieser Region ist trocken und laubabwerfend. Die Larven wurden in temporären und semipermanenten Grundwassertümpeln und auf Feldern gesammelt. An diesen im Feld gesammelten Mücken wurde eine morphometrische Analyse durchgeführt. Um die grundlegenden Parameter des Lebenszyklus von Culex quinquefasciatus besser zu verstehen, wurden in der vorliegenden Studie Kolonien dieser Art aus zwei verschiedenen ökologischen Gebieten unter Laborbedingungen für die Analyse des Lebenszyklus und der Empfindlichkeit gegenüber Insektiziden untersucht. Die Individuen von Cx. quinquefasciatus wurden mit den Schlüsseln von Barraud identifiziert. Belegexemplare wurden im National Institute of Virology Museum, Pune, Indien, hinterlegt.
2.3. Life Table Analysis
Die Aufzucht von Mücken in einer Laborumgebung übt einen gewissen Selektionsdruck auf die Biologie der Mücken aus. Die Mückenkolonien wurden unter standardisierten Umweltbedingungen gehalten, die für das Überleben der Mücken günstig waren. Daher gehen wir davon aus, dass die aus den Daten der kolonisierten Wildstämme abgeleiteten Lebenstabellenparameter maximale Schätzungen ihrer Lebenstabellenparameter darstellen und wahrscheinlich die tatsächlichen Unterschiede zwischen geografisch isolierten Stämmen widerspiegeln. Ähnliche Annahmen wurden bereits von Reisen et al. und Suman et al. getroffen, um die Lebensmerkmale geografisch unterschiedlicher Culex-Mückenstämme zu vergleichen.
Kolonien jeder Population wurden im National Institute of Virology Pune unter Standard-Laborbedingungen bei 28 ± 1°C, 70 ± 5 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) und einem Verhältnis von Licht zu Dunkelheit (LD) von 12 : 12 h gehalten. Diese Kolonien wurden bis zu sieben Generationen lang (etwa 4 Monate) gehalten. Den adulten Tieren wurde täglich eine 10%ige Glukoselösung, getränkt in Wattepads, als Nahrungsquelle angeboten. Zweimal pro Woche wurde ein Huhn als Blutquelle zur Verfügung gestellt. Die Hühner wurden gemäß den genehmigten Richtlinien des indischen Komitees für die Kontrolle und Überwachung von Tierversuchen (CPCSEA) gehalten. Die Eier der einzelnen Mücken wurden in Plastikbechern (60 ml), die Wasser enthielten und mit Filterpapier ausgelegt waren, im Käfig gesammelt. Die einzelnen Eiflocken wurden mit Hilfe von Montagenadeln von den Filterpapieren in Kunststoffschalen (10 cm Höhe und 25 cm Durchmesser) übertragen, wo sie 24 bis 72 Stunden lang zum Schlüpfen gehalten wurden. Vierundzwanzig Stunden nach dem Schlupf wurden die Larven in einer Dichte von 100 Larven pro Schale (45 × 30 × 10 cm) mit 2 l entchlortem Wasser gehalten. Die Larven wurden mit einer Mischung aus Hefeextrakt und Hundekuchenpulver gefüttert, die auf die Wasseroberfläche gestreut wurde. An jedem zweiten Tag wurde das Wasser in der Kulturschale bis zur Verpuppung sorgfältig gewechselt. Die Puppen wurden täglich von den Larven getrennt und in halb mit Wasser gefüllte Plastikschalen (10 cm Höhe und 30 cm Durchmesser) gesetzt. Diese Plastikschalen mit den Puppen wurden zur Verpuppung in Käfige zur Haltung von ausgewachsenen Tieren gestellt. Den erwachsenen Tieren wurde nach dem Schlüpfen täglich eine 10%ige Glukoselösung angeboten, die in Wattepads getränkt war. Die Fruchtbarkeit wurde auf der Grundlage der durchschnittlichen Anzahl der pro Weibchen gelegten Eier geschätzt. Die Schlupfrate wurde anhand der Anzahl der pro Weibchen geschlüpften Eier geschätzt. Die Dauer der präadulten Entwicklungsphase wurde durch tägliche Beobachtung jeder Schale bestimmt, und alle Larvenhäute wurden entfernt, nach Instadium bewertet und gezählt. Für jedes oben beschriebene Experiment gab es zwei Wiederholungen, und die gesamte Studie wurde dreimal wiederholt, so dass etwa 600 Larven vom ersten Instadium bis zum Erwachsenenalter beobachtet wurden.
2.4. Überlebensanalyse
Einhundert frisch geschlüpfte Larven wurden in Becken gesetzt. Alle Becken wurden mit einem weißen, insektensicheren Nylonnetz abgeschirmt, um die Besiedlung durch andere Mücken und Raubtiere zu verhindern. Jeden Tag wurden die Anzahl der lebenden Larven und ihr Entwicklungsstadium gezählt und aufgezeichnet. Die erwachsenen Stechmücken wurden täglich gezählt und die Geschlechter erfasst. Die Daten wurden einer Standard-Lebensdaueranalyse unterzogen (Tabelle 1). Die Berechnung der stadienspezifischen Überlebensrate erfolgte nach der Formel: wobei die Anzahl der Individuen ist, die in ein Stadium eintreten, und die Anzahl der Individuen, die in das vorhergehende Stadium eingetreten sind.
2.5. Morphologische Analyse
Feldsammlungen von Larven wurden für die morphometrische Analyse verwendet. Für die morphologische Analyse der Larven im vierten Instadium wurden acht morphologische Merkmale und drei Verhältnisse bewertet (Tabelle 3). Siphon-Index, Analkiemen-Index und Siphon-Sattel-Verhältnis werden in der traditionellen Taxonomie zur Unterscheidung zwischen Arten und Unterarten verwendet. Fakoorziba und Vijayan sowie Kanojia et al. haben diese Verhältnisse jedoch auch zur Unterscheidung zwischen verschiedenen Populationen verwendet. Die Merkmale der Viertelsternlarven wurden mit mikrometrischen Okularen mit der kleinsten Anzahl von 0,01 mm gemessen.
2.6. Bioassays mit adulten Mücken
Die Tests zur Empfindlichkeit gegenüber Insektiziden wurden nach dem Standardprotokoll der WHO, mit Testkits für die Empfindlichkeit gegenüber Insektiziden und mit imprägnierten Papieren durchgeführt. Getestet wurden zwei bis drei Tage alte, nicht mit Blut gefütterte erwachsene weibliche Cx. quinquefasciatus. Drei Chargen von jeweils 20 Mücken wurden Testpapieren ausgesetzt, die mit DDT (4 %), Deltamethrin (0,05 %) und Malathion (5 %) imprägniert waren. Zu den Kontrollen gehörten Chargen von Stechmücken von jedem Standort, die unbehandelten Papieren ausgesetzt waren.
2.7. Larven-Bioassays
Chargen des vierten Larvenstadiums wurden einer in destilliertem Wasser verdünnten Insektizidlösung (DDT, Deltamethrin und Malathion) ausgesetzt. Es wurden zwanzig Larven pro Konzentration und fünf Konzentrationen pro Test mit einer Mortalität von 0 bis 100 % durchgeführt. Die Temperatur wurde während des gesamten Tests auf 28 °C gehalten, und die Larvensterblichkeit wurde nach einer Stunde Exposition aufgezeichnet und dann um die Kontrollsterblichkeit korrigiert. Es wurden drei Wiederholungen mit Insektenlarven aus verschiedenen Aufzuchtchargen zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt, und die Ergebnisse wurden zusammengefasst. Die Daten wurden einer Log-Probit-Analyse unterzogen, um die LC50- und LC95-Werte sowie ihre 95%-Konfidenzintervalle (CI) zu bestimmen.
2.8. Analyse der Daten
Das Überleben wurde bewertet, indem die Anzahl der toten Mücken/Larven jeden Tag gezählt wurde, um die stadienspezifische Lebensdauer der Mücken zu schätzen. Larven, die in das Puppenstadium eingetreten sind, wurden als zensierte Daten betrachtet. Die Überlebensrate für jede Mückenpopulation wurde mit Hilfe einer Lebenszeittabellenanalyse beschrieben. Diese Überlebenskurven wurden dann mit dem Logrank-Test verglichen. Der paarweise Vergleich jedes Merkmals wurde mit Hilfe des -Tests durchgeführt, wobei die Wahrscheinlichkeiten nach Bonferroni angepasst wurden (da 11 Vergleiche durchgeführt wurden, haben wir den Cutoff-Wert verwendet). Die Daten wurden mit Hilfe der multivariaten Statistik ausgewertet. Die multivariate Analyse bietet den Vorteil, dass alle Variablen in einer einzigen Analyse berücksichtigt werden können, so dass es möglich ist, die Unterschiede in den morphologischen Merkmalen der Larven von verschiedenen Sammelstellen zu bewerten. Die Hauptkomponentenanalyse (PCA) wurde durchgeführt, um unkorrelierte Hauptkomponenten aus den ursprünglichen Variablen zu bilden. Faktorscores schätzen die tatsächlichen Werte einzelner Beobachtungen für die Faktoren, während die Korrelation zwischen Variablen und Faktoren als Faktorladung bezeichnet wird. Die Hauptkomponenten wurden aus der Kovarianzmatrix extrahiert. Für jede Probe wurden die Mittelwerte (Zentroide) und die asymptotischen 95%-Konfidenzgrenzen der Werte der einzelnen Larven für die ersten beiden Hauptkomponenten berechnet. Die ersten beiden Hauptfaktoren, die die größte Variation in den Daten erklärten, wurden analysiert, um die Variation in der Morphologie der verschiedenen Individuen zu verstehen.
2.9. Analyse der Bioassay-Daten
Die Bioassay-Daten wurden gepoolt und analysiert (LC50 und 95% LC-Werte) mit Hilfe des SPSS ver. 16 (SPSS Inc., Chicago, IL) analysiert.
2.9.1. Abbott’s Formula
Bioassay-Daten wurden nicht berücksichtigt, wenn die Kontrollsterblichkeit >20% betrug. Die tatsächliche Sterblichkeit wurde mit Hilfe der Abbott-Formel gegen die Kontrollsterblichkeit aufgerechnet. Korrigierte Mortalität = (% Überleben im Kontrollexperiment – % Überleben im behandelten Experiment)/(% Überleben im Kontrollexperiment) × 100.
2.9.2. Log-Probit-Regressionslinien
Log-Probit-Regressionslinien wurden durch Auftragen der prozentualen Sterblichkeit (Achse-Wahrscheinlichkeit) gegen die Konzentration (Achse-Log) erhalten. Es wurden die Werte LC50 (Dosis, die 50 % der Population tötet) und LC95 (Dosis, die 95 % der Population tötet) ermittelt. Die Tauglichkeit der Regressionsgeraden wurde anhand von Werten statistisch geprüft.
3. Ergebnisse
3.1. Entwicklung und Überleben im Erwachsenenalter
Die mittlere Dauer und die Überlebensraten der verschiedenen Lebensstadien von Cx. quinquefasciatus in Gorakhpur und Pune sind in Tabelle 1 dargestellt. Der Prozentsatz des Schlupfes der Eier war in Gorakhpur niedriger (86,5 ± 7.3) im Vergleich zu Pune (91,5 ± 3,8). Die Überlebensrate von Cx. quinquefasciatus vom Larven- zum Erwachsenenstadium war in Pune (58,063,61) signifikant höher als in Gorakhpur (28 % ± 0,76) (-test ). Die Pune-Population von Cx. quinquefasciatus hatte eine etwas längere Larvenentwicklungszeit (14,57 Tage) im Vergleich zur Gorakhpur-Population von Cx. quinquefasciatus (13,33 Tage). Die Larvenüberlebensrate der Pune-Population (68 %) war höher als die der Gorakhpur-Population (42 %) von Cx. quinquefasciatus (-test ). Die Überlebensraten der Puppen beider Populationen waren nicht signifikant unterschiedlich (-test ). Es wurde kein signifikanter Unterschied im Verhältnis zwischen Männchen und Weibchen festgestellt (-test ). Die Überlebensrate der adulten Cx. quinquefasciatus war in Pune höher als in Gorakhpur (Logrank-Test; bei 1 Freiheitsgrad, ) (Abbildung 2).
(a)
(b)
(a)
(b)
Überlebenskurven von Cx. quinquefasciatus von Gorakhpur und Pune. (a) Überlebenskurve der adulten Population von Gorakhpur. (b) Überlebenskurve der adulten Population von Pune. Die Überlebensrate der einzelnen Mückenpopulationen wurde mit Hilfe der Lebenstabellenanalyse beschrieben und mit dem Logrank-Test verglichen.
3.2. Fruchtbarkeit
Der Vergleich der Eiproduktion der Gorakhpur-Population und der Pune-Population von Cx. quinquefasciatus ist in Tabelle 2 dargestellt. Die Gorakhpur-Population produzierte größere Eiflocken (151-186 Eier) als die Pune-Population (121-160 Eier). Die Anzahl der Eier pro Floß war in der Gorakhpur-Population höher (169 ± 14,5) als in der Pune-Population (139,75 ± 15,96) (Tabelle 2). Die Anzahl der Eier/Weibchen war in der Gorakhpur-Population höher (676 ± 32) (Tabelle 2). Die Eier/Weibchen/Tag lagen zwischen 32,19 (1,68) in der Gorakhpur-Population und 26,59 (2,45) in der Pune-Population (Tabelle 2).
3.3. Phänotypische Variation zwischen den Populationen
Der paarweise Vergleich der morphologischen Merkmale mit Hilfe eines ungepaarten Tests ergab, dass Merkmale wie die Länge der Analkiemen, die Länge des Siphons, die Zähnchen an den apikalen Pektenzähnen, das Verhältnis der Siphonsättel und der Index der Analkiemen in beiden untersuchten Populationen signifikant unterschiedlich waren (Tabelle 3). Bei der PCA der morphologischen Analyse wurden vier Faktoren mit Eigenwerten von mehr als eins extrahiert. Kumulativ erklärten diese Faktoren 79,61 % der Gesamtvariabilität der Daten. Der erste Faktor (F1) erklärte 31,97 % der Gesamtvariabilität, während der zweite Faktor (F2) 19,73 % der Gesamtvariabilität erklärte und die ersten beiden Faktoren zusammen 51,70 % der Gesamtvariabilität erklärten. Zu den Merkmalen, die eine hohe Faktorladung auf F1 aufwiesen, gehörten die Länge des Siphons, die Breite der Analkiemen, der Siphonindex und das Verhältnis Siphon/Sattel, während zu den Merkmalen, die eine hohe Faktorladung auf F2 aufwiesen, die Länge der Analkiemen, die Länge des Sattels und der Analkiemenindex gehörten. Die PCA konnte zwei signifikante Cluster für Cx. quinquefasciatus von Pune und Cx. quinquefasciatus von Gorakhpur unterscheiden (Abbildung 3). Unsere Nullhypothese, dass es keinen signifikanten Unterschied in der Morphometrie der Cx. quinquefasciatus-Populationen gibt, wurde abgelehnt.
3.4. Insektizid-Empfindlichkeit
Basierend auf den WHO-Kriterien zeigte Cx. quinquefasciatus aus Gorakhpur und Pune eine vollständige Empfindlichkeit gegenüber Deltamethrin (100% Mortalität), eine potentielle Resistenz gegenüber Malathion (~80% Mortalität) und eine vollständige Resistenz gegenüber DDT (weniger als 80% Mortalität). Es wurde kein signifikanter Unterschied in der Toxizität der diagnostischen Konzentrationen von DDT, Deltamethrin und Malathion zwischen den Gorakhpur- und Pune-Populationen von Cx. quinquefasciatus festgestellt (-Test). Die larvizide Wirksamkeit von DDT, Deltramethrin und Malathion gegen Cx. quinquefasciatus ist in Tabelle 4 dargestellt. Die Population in Gorakhpur zeigte höhere LC50-Werte für DDT und Malathion als die Population in Pune. Bei den LC50-Werten von Deltamethrin wurde für beide Populationen kein signifikanter Unterschied festgestellt.
4. Diskussion
Die Auswirkungen von geographischen und umweltbedingten Ereignissen auf die Lebensmerkmale und die morphologische Struktur lokaler Populationen von Cx. quinquefasciatus wurden in dieser Studie analysiert. Unsere Nullhypothese, dass es keinen signifikanten Unterschied zwischen den Lebenszyklusparametern, der Morphologie und den Profilen der Populationen von Gorakhpur und Pune gibt, wurde verworfen. Die Populationen von Cx. quinquefasciatus in Gorakhpur und Pune unterscheiden sich signifikant in Bezug auf die Lebenszyklusparameter und morphologischen Merkmale.
Gorakhpur und Pune liegen ~1500 km voneinander entfernt, wobei das Gebiet von Gorakhpur im Vergleich zu Pune eine höhere Bandbreite an Jahrestemperaturen, eine geringere relative Luftfeuchtigkeit während der meisten Zeit des Jahres und einen höheren jährlichen Niederschlag aufweist. Dementsprechend könnte man erwarten, dass die Umweltbedingungen in Pune das Überleben und die Fortpflanzungsfähigkeit der Mücken begünstigen. Die Population aus Gorakhpur, die in der Natur härteren Überlebensbedingungen ausgesetzt war als der Stamm aus Pune, hatte eine kürzere Lebenserwartung (20-23 Tage in Gorakhpur gegenüber 24-27 Tagen in Pune), legte an den meisten Tagen Eier (18-20 Tage in Gorakhpur gegenüber 20-22 Tagen in Pune) und baute größere Eiflöße (169 ± 14,5 Eier/Flug in Gorakhpur gegenüber 139,75 ± 15,96 Eier/Flug in Pune), was darauf hindeutet, dass der Stamm aus Gorakhpur die meiste Energie in eine schnelle Fortpflanzung investierte. Die höhere Überlebensrate der erwachsenen Cx. quinquefasciatus in Pune im Vergleich zu Gorakhpur ist wahrscheinlich auf die günstigen Lebensraum- und Umweltbedingungen in Pune zurückzuführen.
Der Prozentsatz der schlüpfenden Eier war in der Gorakhpur-Population (86,5 ± 7,3) im Vergleich zu Pune (91,5 ± 3,8) nicht signifikant unterschiedlich (-Test ). Der Prozentsatz der schlüpfenden Eier wurde bei Culex pipiens fatigans (synonym mit Cx. quinquefasciatus; Gomez et al. ) mit 82,1 %, bei Cx. quinquefasciatus (Suleman und Reisen ) mit 79,6 % und bei Cx. quinquefasciatus (Suman et al. ; fünf Populationen aus Indien) mit 80,5-95,6 % angegeben, was den in der vorliegenden Studie berichteten Werten nahe kommt (Tabelle 1). Die mittlere Entwicklungszeit vom Ei bis zum erwachsenen Tier variierte nur geringfügig und wies eine Spanne von ≤1 Tag auf (15,4 Tage in Gorakhpur und 16,5 Tage in Pune). Diese Werte waren höher als die für Cx. quinquefasciatus aus den indischen Gebieten Bikaner, Jamnagar und Bhatinda gemeldete Entwicklungszeit. Es ist bekannt, dass die Entwicklungsgeschwindigkeit unreifer Stechmücken von den Lebensraumbedingungen abhängt. Die Ergebnisse dieser Studie deuten auch darauf hin, dass Lebensraum- und Umweltbedingungen eine wichtige Rolle für die biologischen Eigenschaften von Stechmücken spielen.
Die Lebenserwartung ist ein wichtiges Attribut der Vektorkapazität, da sie eine wichtige Rolle bei der Übertragung von Krankheitserregern spielt. Studien zur Übertragung der lymphatischen Filariose zeigen, dass Mikrofilarien 16-17 Tage in der Überträgermücke benötigen, um das infektiöse Stadium zu erreichen. Dieser Zeitraum verkürzt sich bei höheren Temperaturen und höherer Luftfeuchtigkeit, verlängert sich jedoch bei niedrigeren Temperaturen auf bis zu 42 Tage. Die Analyse des Lebenszyklus deutet darauf hin, dass die Gorakhpur-Population mehr Energie in die Fortpflanzung investiert und daher wahrscheinlich häufiger Blutmahlzeiten einnimmt. Die wiederholten Bisse können zu einer raschen Ausbreitung von Krankheiten führen. Höhere Umgebungstemperaturen und die häufigen Bisse von Cx. quinquefasciatus in Gorakhpur könnten für die häufigen Fälle von lymphatischer Filariose in diesem Gebiet verantwortlich sein.
Die multivariate Analyse der morphologischen Merkmale ergab, dass sich die beiden Populationen von Cx. quinquefasciatus in den morphologischen Merkmalen signifikant unterscheiden (Tabelle 2; Abbildung 3(a)). Die Hauptkomponentenanalyse der Daten ergab, dass Siphon, Sattel, Analkiemen und Pectenzähne die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind (Abbildung 3(b)). Die Analkiemen sind in der Population von Gorakhpur länger als in der Population von Pune (Tabelle 3). Mit zunehmender Salzkonzentration des Wassers nimmt die Länge der Analkiemen ab. Die Salzkonzentration des Wassers in Pune könnte ein wahrscheinlicher Grund für die verringerte Länge der Analkiemen sein. Die Ursachen für die morphologischen Unterschiede zwischen den Populationen sind oft recht schwer zu erklären. Der Phänotyp steht unter der doppelten Kontrolle von Umweltbedingungen und Genotyp, aber morphologische Veränderungen können schnell erfolgen, wenn unterschiedliche Umweltbedingungen auftreten. Wir stellen die Hypothese auf, dass der Übergang von Sattel- und Analkiemenlänge in Cx. quinquefasciatus-Populationen eine Folge der Selektion auf die Umweltbedingungen ist.
Die Geschichte der Insektizidresistenz bei Culex-Arten deutet darauf hin, dass Mitglieder der Culex-Gattung einen berüchtigten Ruf für die Entwicklung von Resistenzen gegen Insektizide haben, einschließlich Organophosphate, Carbamate und Pyrethroide. In Indien wurden 1952 in einem Dorf in der Nähe von Delhi erste Hinweise auf die Entwicklung einer DDT-Resistenz bei Cx. quinquefasciatus beobachtet. Später wurden in mehreren Gebieten wie Nagpur, Pune, Patna und Rajahmundry Resistenzen bei Culex-Mücken gegen verschiedene Insektizide wie BHC, Fenitrothion, DDT, Malathion und Temephos festgestellt. Die Untersuchung von Mukhopadhyay et al. ergab keine Mortalität bei adulten Cx. quinquefasciatus gegenüber 4% DDT und 5% Malathion. Bei den Larven von Cx. quinquefasciatus wurden bei einer Konzentration von 0,125 bzw. 3,125 mg/l DDT und Malathion etwa 8 % bzw. 14 % Mortalität festgestellt. Die vorliegende Studie kommt zu dem Schluss, dass die Larven beider Populationen von Cx. quinquefasciatus gegenüber Deltamethrin sehr empfindlich sind. Die Cx. quinquefasciatus-Populationen in diesen Gebieten zeigten jedoch eine Resistenz gegenüber DDT und Malathion. Daher kann aus dieser Studie der Schluss gezogen werden, dass in Zukunft umsichtige Vektorkontrollstrategien angewandt werden sollten, um die Belästigung durch Cx. quinquefasciatus in Gorakhpur und Pune zu reduzieren.
Zusammenfassend liefert diese Studie grundlegende Informationen zur Überlebensrate, morphologischen Variation und Insektizidanfälligkeit von Culex quinquefasciatus-Populationen. Die klimatischen Bedingungen in Pune scheinen die Entwicklung und das Überleben von Culex quinquefasciatus zu begünstigen. Die Ergebnisse der Insektizidanfälligkeit zeigen, dass in Zukunft andere Bekämpfungsmaßnahmen erforderlich sein werden, um die Cx. quinquefasciatus-Populationen zu reduzieren. Dieses Wissen, gepaart mit einem verbesserten Verständnis der Ökologie von Cx. quinquefasciatus, wird einen ortsspezifischen, effizienten Einsatz von Ressourcen des öffentlichen Gesundheitswesens zur Reduzierung der Belastung durch Cx. quinquefasciatus ermöglichen.
Interessenkonflikt
Die Autoren haben erklärt, dass keine konkurrierenden Interessen bestehen.
Finanzierung
Die Studie wurde vom Indian Council of Medical Research, Government of India unterstützt. Der Geldgeber hatte keinen Einfluss auf das Studiendesign, die Datenerfassung und -analyse, die Entscheidung zur Veröffentlichung oder die Vorbereitung der Arbeit.
Danksagung
Die Autoren danken Dr. A. C. Mishra, dem Direktor des National Institute of Virology, Pune, für die Bereitstellung der Räumlichkeiten und die Ermutigung. Sie sind dankbar für die technische Unterstützung durch die Außendienstmitarbeiter des NIV. Sie danken Dr. Neelesh Dahanukar, IISER, Pune, für die wertvollen Vorschläge und die Hilfe bei der statistischen Analyse.