Abstract
Hyttyspopulaatioiden populaatiodynamiikan ymmärtäminen elintapa-analyysin ja hyönteismyrkkyalttiuden avulla on tärkeää, jotta voidaan arvioida vektorihyönteisten torjuntastrategioiden todennäköisiä vaikutuksia ja auttaa uusien toimenpiteiden suunnittelussa. Elinaikataulujen ja muiden biologisten tietojen vaihtelua verrattiin kahdessa Culex quinquefasciatus Say 1823 -populaatiossa, jotka olivat peräisin maantieteellisesti erillisiltä alueilta, Gorakhpurista ja Punesta Intiasta. Hyttysiä kasvatettiin standardoidussa kasvatusjärjestelmässä ja vakioiduissa laboratorio-olosuhteissa, ja näiden populaatioiden biologisia ominaisuuksia verrattiin. Culex quinquefasciatus -lajin epäkypsän ja aikuisen vaiheen kehityksen ja eloonjäämisen todettiin eroavan merkittävästi Gorakhpur- ja Pune-populaatioissa. Morfologisten tietojen pääkomponenttianalyysi osoitti, että nämä kaksi populaatiota muodostavat merkittävästi erilaisia klustereita, jotka voidaan erottaa toisistaan sifoniin, satulaan, peräaukon kiduksiin ja pecten-hampaisiin liittyvien muuttujien perusteella. Hyönteismyrkkyherkkyyden tulokset viittaavat siihen, että molemmilta alueilta peräisin olevat toukat olivat herkempiä deltametriinille kuin DDT:lle ja malationille. Tämä tutkimus tarjoaa perustietoa Culex quinquefasciatus -lajin eloonjäämisestä, morfologisesta vaihtelusta ja hyönteismyrkkyherkkyydestä. Tässä tutkimuksessa saadut tulokset viittaavat siihen, että erilaisilla maantieteellisillä alueilla, joilla on vastakkaisia elinympäristöjä, on merkittävä vaikutus Culex quinquefasciatus -lajin selviytymis- ja lisääntymisstrategioihin.
1. Johdanto
Kelpoiset hyttysten torjuntastrategiat edellyttävät perusteellista tietoa populaation dynamiikasta ja hyönteismyrkkyherkkyyden tilasta. Jotta vektorilajien populaatiodynamiikkaa voitaisiin ymmärtää paremmin, on erityisen tärkeää ymmärtää sellaisia parametreja kuin kehitysaika, eloonjäämisaste ja hedelmällisyys. Elinkaaritaulukko kuvaa kohortin kehitystä, eloonjäämistä ja hedelmällisyyttä ja antaa perustiedot populaation kasvuparametreista. Elinaikataulututkimus tarjoaa myös tiivistä tietoa populaatioiden eloonjäämis- ja lisääntymisstrategioiden luontaisista eroista eri ekologisissa järjestelmissä, ja se voi auttaa selittämään, miksi tietyt lajit lisääntyvät tietyissä ympäristöissä.
Culex quinquefasciatus Say on kosmopoliittinen hyttyslaji, jota tavataan trooppisilla, subtrooppisilla ja lämpimillä lauhkeilla alueilla. Cx. quinquefasciatus toimii filariamatojen , alkueläinloisten ja erilaisten arbovirusten vektorina. Intiassa Cx. quinquefasciatus on tärkein bancroftial-filariaasin levittäjä. Nopea kaupungistuminen ja teollistuminen ilman asianmukaisia viemäröintimahdollisuuksia ovat vastuussa Cx. quinquefasciatus -lajin asettumisesta Intian eri kaupunkeihin. Maailmanlaajuisesti arviolta 128 miljoonasta lymfaattisesta filariaatiotapauksesta 91 prosenttia aiheuttaa Wuchereria bancrofti Cobbold . Pelkästään Intian osuus maailman lymfaattisen filariaasin tautitaakasta on 40 prosenttia. Filariaasin aiheuttaman tautitaakan arvioiden mukaan Intiassa menetetään 2,06 miljoonaa työkyvyttömyyskorjattua elinvuotta (DALY) .
Lukuisia tutkimuksia on tehty Cx. quinquefasciatus -lajin biologiasta ja hyönteismyrkkyherkkyydestä . Suman et al. raportoivat hiljattain Cx. quinquefasciatus -lajin neljästä kannasta peräisin olevien munien morfologian ja elintapaominaisuuksien merkittävistä vaihteluista. Lymfaattisen filariaasin endeemisten ja ei-endeemisten alueiden Cx. quinquefasciatus -munien biologisten ominaisuuksien, kuten hyönteismyrkkyherkkyyden, elintapa-analyysin ja morfologisen vaihtelun vertailu ei ole hyvin dokumentoitua.
Erillisillä paikoilla asuvat hyttyset sopeutuvat tavallisesti paikallisiin olosuhteisiin. Gorakhpur ja Pune ovat maantieteellisesti hyvin erillään toisistaan (~1500 km) (kuva 1) ja niillä on erilaiset ilmasto-olosuhteet. Uttar Pradesh (Gorakhpur) on yksi lymfaattisen filariaasin endeemisistä osavaltioista Intiassa, kun taas Maharashtra (Pune) ei ole lymfaattisen filariaasin endeeminen osavaltio. Näiden kahden ekotyypin ympäristö- ja ilmasto-ominaisuudet ovat myös erilaiset. Näyttää mahdolliselta, että näiden kahden ekoklima-alueen ympäristöstressi vaikuttaa niiden elämänhistoriallisiin piirteisiin. Oletimme, että nämä hyttyskannat eroavat toisistaan elintavoiltaan ja biologisilta ominaisuuksiltaan, koska ne näyttävät sopeutuneen paikallisiin ympäristöihinsä. Tämän hypoteesin testaamiseksi tutkimme elintapa-analyysia, morfologista vaihtelua ja hyönteismyrkkyherkkyyttä näiden kahden Cx. quinquefasciatus -populaation välillä, jotka ovat peräisin maantieteellisesti hyvin erillisiltä alueilta Intiassa, nimittäin Gorakhpurista ja Punesta.
Näytteenottokartta ■■ osoittaa näytteenottopaikat.
2. Aineisto ja menetelmät
2.1. Eettinen lausunto
Kaikkia eläimiä käsiteltiin tiukasti hyvän eläinkäytännön mukaisesti, jonka on määritellyt Institutional Animal Ethics Committee (IAEC), joka kuuluu National Institute of Virology (NIV), Pune, Intia. IAEC on hyväksynyt kaikki eläintyöt. Eläinkokeet suoritettiin tiukasti eläinkokeiden valvontaa ja seurantaa käsittelevän komitean (CPCSEA) ohjeiden mukaisesti, Intia.
2.2. Eläinkokeet ja niiden tulokset Hyttysten keruu ja kasvatus
Cx. quinquefasciatus -lajin aikuisista ja toukista otettiin näytteet kahdesta populaatiosta, jotta voitiin tutkia populaatioerojen mahdollisuutta endeemisillä ja ei-endeemisillä lymfaattisen filariaasin tartunta-alueilla. Uttar Pradesh on JE-viruksen ja lymfaattisen filariaasin endeeminen alue ja Maharashtra on JE-viruksen ja lymfaattisen filariaasin ei-endeeminen alue. Gorakhpur (26°45′ pohjoista leveyttä, 83°24′ itäistä pituutta) sijaitsee Tarai-vyöhykkeellä lähellä Himalajan vuoristoa Uttar Pradeshin osavaltiossa Nepalin rajalla, kun taas Pune (18°31′ pohjoista leveyttä, 73°55′ itäistä pituutta) sijaitsee Maharashtran osavaltiossa lähellä Intian läntisiä Ghateja. Gorakhpur sijaitsee Indo-Gangetic Plain -alueella, jossa sataa 1200-1300 mm vuodessa. Vuotuinen lämpötila vaihtelee 8 °C:n välillä talvella ja 42 °C:n välillä kesällä. Alueen kasvillisuus on trooppista, kosteaa ja lehtipuuvaltaista. Pune sijaitsee puolikuivalla alueella, jolla sataa 700-800 mm vuodessa. Vuotuinen lämpötila vaihtelee 12 °C:n ja 38 °C:n välillä talvella. Tämän alueen kasvillisuus on kuivaa lehtipuuta. Toukat kerättiin tilapäisistä ja puolikiinteistä pohjavesialtaista ja pelloilta. Näistä kentältä kerätyistä hyttysistä tehtiin morfometrinen analyysi. Tässä tutkimuksessa Culex quinquefasciatus -lajin elinkaaren perusparametrien ymmärtämiseksi paremmin tämän lajin pesäkkeitä kahdelta eri ekologiselta alueelta seurattiin laboratorio-olosuhteissa elintapa-analyysiä ja hyönteismyrkkyherkkyyttä varten. Cx. quinquefasciatus -lajin yksilöt tunnistettiin Barraud’n avainten avulla. Todistusnäytteet talletettiin National Institute of Virology -museoon, Pune, Intia.
2.3. Elintapa-analyysi
Hyttysen kasvatus laboratorioympäristössä aiheuttaa tietynasteista valintapainetta hyttysen biologiaan. Hyttyspesäkkeitä pidettiin vakioiduissa ympäristöolosuhteissa, jotka olivat suotuisat hyttysten selviytymiselle. Näin ollen oletamme, että kolonisoituneista luonnonvaraisista kannoista kerätyistä tiedoista johdetut elintavaparametrit edustavat maksimaalisia arvioita niiden elintavaparametreista ja heijastavat todennäköisesti todellisia eroja maantieteellisesti eristettyjen kantojen välillä. Samanlaisia oletuksia tekivät aiemmin Reisen et al. ja Suman et al. vertaillessaan maantieteellisesti erillisten Culex-hyttyskantojen elintapaominaisuuksia.
Kunkin populaation kolonioita ylläpidettiin National Institute of Virology Pune -laitoksessa tavanomaisissa laboratorio-olosuhteissa, joissa lämpötila oli 28 ± 1 °C, suhteellinen kosteus 70 ± 5 % ja valon ja pimeyden (LD) välinen suhde 12 : 12 h. Kolonioita ylläpidettiin seitsemään sukupolveen asti (noin 4 kuukautta). Aikuisille tarjottiin päivittäin 10-prosenttista glukoosiliuosta, joka oli liotettu vanulappuihin, ravinnonlähteenä. Kanaa tarjottiin verenlähteenä kahdesti viikossa. Kanoja pidettiin Intian eläinkokeiden ohjaus- ja valvontakomitean (CPCSEA) hyväksymien ohjeiden mukaisesti. Yksittäisistä hyttysistä kerättiin häkissä oleviin muovikuppeihin (60 ml), jotka sisälsivät vettä ja jotka oli vuorattu suodatinpapereilla, munalautoja. Yksittäinen munalautta siirrettiin suodatinpapereista kiinnitysneulojen avulla muovikulhoihin (10 cm korkea ja 25 cm halkaisijaltaan), joissa niitä pidettiin 24-72 tuntia kuoriutumista varten. Kaksikymmentäneljä tuntia kuoriutumisen jälkeen toukkia pidettiin tiheydessä 100 toukkaa tarjottimella (45 × 30 × 10 cm), joka sisälsi 2 litraa klooritonta vettä. Toukkia ruokittiin hiivauutteen ja koirankeksijauheen seoksella, joka ripoteltiin veden pinnalle. Kasvatusastian vesi vaihdettiin huolellisesti joka toinen päivä, kunnes poikaset nukkuivat. Poikaset erotettiin toukista päivittäin ja sijoitettiin muovimaljoihin (10 cm korkeat ja 30 cm halkaisijaltaan), jotka oli täytetty puoliksi vedellä. Nämä muoviastiat, joissa oli nukkeja, sijoitettiin aikuisten häkkeihin, jotta ne voisivat kehittyä. Aikuisille tarjottiin kehittymisen jälkeen päivittäin 10-prosenttista glukoosiliuosta, joka oli liotettu vanulappuihin. Hedelmällisyys arvioitiin naaraskohtaisten munien keskimääräisen määrän perusteella. Munien kuoriutumisaste arvioitiin naarasta kohti kuoriutuneiden munien määrän perusteella. Aikuisia edeltävien kehitysjaksojen kesto määritettiin tarkkailemalla jokaista astiaa päivittäin, ja kaikki toukkien nahat poistettiin, pisteytettiin asteittain ja laskettiin. Kussakin edellä kuvatussa kokeessa oli kaksi toistoa, ja koko tutkimus toistettiin kolme kertaa, minkä tuloksena seurattiin noin 600 toukkaa ensimmäisestä kehitysvaiheesta aikuisuuteen.
2.4. Eloonjäämisanalyysi
Sataa vastikään syntynyttä toukkaa sijoitettiin altaisiin. Kaikki altaat oli suojattu valkoisella, hyönteissuojatulla nailonverkolla muiden hyttysten ja saalistajien kolonisaation estämiseksi. Joka päivä laskettiin ja kirjattiin ylös elossa olevien toukkien lukumäärä ja niiden kehitysvaihe. Syntyneet aikuiset hyttyset laskettiin päivittäin, ja sukupuolet kirjattiin ylös. Tiedot analysoitiin tavanomaisen elintapa-analyysin avulla (taulukko 1). Vaihekohtaisen eloonjäämisen laskeminen tapahtui seuraavan kaavan mukaisesti: missä on vaiheeseen siirtyvien yksilöiden lukumäärä ja on edelliseen vaiheeseen siirtyneiden yksilöiden lukumäärä.
2.5. Morfologinen analyysi
Morfometriseen analyysiin käytettiin kentältä kerättyjä toukkia. Neljännen asteen toukkien morfologista analyysia varten pisteytettiin kahdeksan morfologista merkkiä ja kolme suhdelukua (taulukko 3). Perinteisessä taksonomiassa käytetään sifoni-indeksiä, anaalikylki-indeksiä ja sifonin satulasuhdetta lajien ja alalajien erottamiseen toisistaan. Fakoorziba ja Vijayan sekä Kanojia et al. ovat kuitenkin käyttäneet näitä suhdelukuja jopa eri populaatioiden erottamiseen toisistaan. Neljännen tähden toukkien merkit mitattiin mikrometrisillä okulaareilla, joiden pienin lukema oli 0,01 mm.
2.6. Aikuisten hyttysten biotestit
Hyönteismyrkkyherkkyystestit tehtiin käyttäen WHO:n standardiprotokollaa, hyönteismyrkkyherkkyystestipakkauksia ja kyllästettyjä papereita. Testattiin kahden-kolmen päivän ikäisiä aikuisia Cx. quinquefasciatus -naaraita, joita ei ole ruokittu verellä. Kolme 20 hyttysen erää altistettiin DDT:llä (4 %), deltametriinillä (0,05 %) ja malationilla (5 %) kyllästetyille testipapereille. Kontrollit sisälsivät eriä hyttysiä kustakin paikasta, jotka altistettiin käsittelemättömille papereille.
2.7. Toukkien biomääritykset
Neljännen asteen toukkien erät altistettiin tislattuun veteen laimennetulle hyönteismyrkkyliuokselle (DDT, Deltametriini ja Malationi). Testejä tehtiin 20 toukkaa konsentraatiota kohti ja viisi konsentraatiota testiä kohti, jolloin kuolleisuus vaihteli 0-100 %:n välillä. Lämpötila pidettiin 28 °C:ssa koko testin ajan, ja toukkien kuolleisuus kirjattiin 1 tunnin altistumisen jälkeen, minkä jälkeen se korjattiin kontrollikuolleisuudella . Kolme toistoa, joissa oli eri kasvatuseristä peräisin olevia toukkia, tehtiin eri ajankohtina, ja tulokset yhdistettiin. Tiedoille tehtiin log-probit-analyysi LC50- ja LC95-arvojen sekä niiden 95 prosentin luottamusvälien (CI) määrittämiseksi.
2.8. Aineiston analyysi
Eloonjäämistä arvioitiin pisteyttämällä kuolleiden hyttysten/toukkien määrä joka päivä hyttysvaihekohtaisen eliniän arvioimiseksi. Toukat, jotka ovat siirtyneet poikasvaiheeseen, katsottiin sensuroiduiksi tiedoiksi. Kunkin hyttyspopulaation eloonjäämisaste kuvattiin elinaikatauluanalyysin avulla. Eloonjäämiskäyriä verrattiin sitten logrank-testillä. Kunkin merkin parittainen vertailu suoritettiin käyttämällä -testiä ja todennäköisyyksien Bonferroni-korjausta (koska vertailuja tehtiin 11, käytimme raja-arvoa). Tiedot analysoitiin käyttämällä monimuuttujaisia tilastoja. Monimuuttuja-analyysin etuna on, että kaikki muuttujat voidaan ottaa huomioon yhdessä analyysissä, jolloin voidaan arvioida eri keräyspaikoilta peräisin olevien toukkien morfologisten ominaisuuksien vaihtelua. Pääkomponenttianalyysi (PCA) tehtiin korreloimattomien pääkomponenttien luomiseksi alkuperäisistä muuttujista. Faktoripisteet arvioivat yksittäisten havaintojen todelliset arvot tekijöille, kun taas muuttujien ja tekijöiden välistä korrelaatiota kutsutaan tekijälataukseksi. Pääkomponentit poimittiin kovarianssimatriisista. Kullekin näytteelle laskettiin yksittäisten toukkien kahden ensimmäisen pääkomponentin pistemäärien keskiarvot (keskipisteet) ja 95 prosentin asymptoottiset luottamusrajat. Kaksi ensimmäistä pääfaktoria, jotka selittivät aineiston suurimman mahdollisen vaihtelun, analysoitiin eri yksilöiden morfologian vaihtelun ymmärtämiseksi.
2.9. Biomääritystietojen analysointi
Biomääritystiedot koottiin yhteen ja analysoitiin (LC50- ja 95 % LC-arvot) käyttämällä SPSS ver. 16 -ohjelmalla (SPSS Inc., Chicago, IL).
2.9.1. Vertailuanalyysit ja analyysit. Abbottin kaava
Bioanalyysitietoja ei otettu huomioon, jos kontrollikuolleisuus oli >20 %. Todelliset kuolleisuudet laskettiin kontrollikuolleisuuksia vastaan Abbottin kaavaa käyttäen. Korjattu kuolleisuus = (eloonjäämisprosentti valvontakokeessa – eloonjäämisprosentti käsitellyssä kokeessa)/(eloonjäämisprosentti valvontakokeessa) × 100.
2.9.2. Log-probit-regressiosuorat
Log-probit-regressiosuorat saatiin piirtämällä kuolleisuusprosentit ( akseli-todennäköisyys) pitoisuutta vastaan ( akseli-log). Saatiin LC50-arvo (annos, joka tappaa 50 % populaatiosta) ja LC95-arvo (annos, joka tappaa 95 % populaatiosta). Regressiosuorien sopivuus testattiin tilastollisesti käyttäen arvoja .
3. Tulokset
3.1. Preadultin kehitys ja eloonjääminen
Taulukossa 1 esitetään Gorakhpurissa ja Punessa elävän Cx. quinquefasciatus -lajin eri elämänvaiheiden keskimääräinen kesto ja eloonjäämisaste. Munien kuoriutumisprosentti oli pienempi Gorakhpurissa (86,5 ± 7.3) verrattuna Puneen (91,5 ± 3,8). Cx. quinquefasciatus -lajin toukasta aikuiseksi selviytymisprosentti Punessa (58,063,61) oli merkittävästi korkeampi kuin Gorakhpurissa (28 % ± 0,76) (-testi ). Punen Cx. quinquefasciatus -populaation toukkien kehitysaika oli hieman pidempi (14,57 päivää) kuin Gorakhpurin Cx. quinquefasciatus -populaation (13,33 päivää). Punen populaation toukkien eloonjäämisaste (68 %) oli korkeampi kuin Gorakhpurin Cx. quinquefasciatus -lajin populaation (42 %) (-testi ). Molempien populaatioiden poikasten eloonjäämisasteet eivät eronneet merkittävästi toisistaan (-testi ). Urosten ja naaraiden ilmaantuvuussuhteessa ei havaittu merkittävää eroa (-testi ). Punen Cx. quinquefasciatus -lajin aikuisten eloonjäämisaste oli korkeampi kuin Gorakhpurin (logrank-testi; 1 vapausasteella, ) (kuva 2). quinquefasciatus Gorakhpurissa ja Punessa. (a) Gorakhpurin populaation aikuisten eloonjäämiskäyrä. (b) Punen populaation aikuisten eloonjäämiskäyrä. Kunkin hyttyspopulaation eloonjäämisprosentti kuvattiin elinaikatauluanalyysin avulla, ja sitä verrattiin logrank-testillä.
3.2. Hedelmällisyys
Taulukossa 2 esitetään Gorakhpur-populaation ja Pune-populaation Cx. quinquefasciatus -munien tuotannon vertailu. Gorakhpur-populaatio tuotti suuremman munalautan (151-186 munaa) kuin Pune-populaatio (121-160 munaa). Gorakhpur-populaatiossa munien määrä parvea kohti oli suurempi (169 ± 14,5) kuin Pune-populaatiossa (139,75 ± 15,96) (taulukko 2). Munien määrä naarasta kohti oli suurempi Gorakhpurin populaatiossa (676 ± 32) (taulukko 2). Munia/naaras/päivä oli 32,19 (1,68) Gorakhpurin populaatiossa ja 26,59 (2,45) Punen populaatiossa (taulukko 2). Populaatioiden välinen fenotyyppinen vaihtelu
Morfologisten merkkien pareittainen vertailu parittoman -testin avulla osoitti, että sellaiset merkit kuin anaalikylkiluiden pituus, sifonin pituus, apikaalisten pecten-hampaiden hammastukset, sifonin satulasuhde ja anaalikylkiluiden indeksi poikkesivat merkitsevästi toisistaan molemmissa tutkituissa populaatioissa (Taulukko 3). Morfologisen analyysin PCA-analyysi poimi neljä tekijää, joiden ominaisarvot olivat yli yksi. Kumulatiivisesti nämä tekijät selittivät 79,61 prosenttia tietojen kokonaisvaihtelusta. Ensimmäinen faktori (F1) selitti 31,97 prosenttia kokonaisvaihtelusta, toinen faktori (F2) selitti 19,73 prosenttia kokonaisvaihtelusta, ja yhdessä kaksi ensimmäistä faktoria selittivät 51,70 prosenttia kokonaisvaihtelusta. Merkkejä, jotka osoittivat korkeaa faktorilatausta F1:ssä, olivat mm. sifonin pituus, peräaukon kiduksen leveys, sifoni-indeksi ja sifonin/satulan suhde, kun taas merkkejä, jotka osoittivat korkeaa faktorilatausta F2:ssa, olivat mm. peräaukon kiduksen pituus, satulan pituus ja peräaukon kiduksen indeksi. PCA:lla pystyttiin erottamaan kaksi merkittävää klusteria Punen Cx. quinquefasciatukselle ja Gorakhpurin Cx. quinquefasciatukselle (kuva 3). Nollahypoteesimme, jonka mukaan Cx. quinquefasciatus -populaatioiden morfometriassa ei ole merkittäviä eroja, hylättiin.
3.4. Hyönteismyrkkyherkkyys
WHO:n kriteerien perusteella Gorakhpurin ja Punen Cx. quinquefasciatus osoitti täydellistä herkkyyttä deltametriinille (100 % kuolleisuus), potentiaalista resistenssiä malationille (~80 % kuolleisuus) ja täydellistä resistenssiä DDT:lle (alle 80 % kuolleisuus). DDT:n, deltametriinin ja malationin diagnostisten pitoisuuksien myrkyllisyydessä ei havaittu merkittävää eroa Gorakhpurin ja Punen Cx. quinquefasciatus -populaatioiden välillä (-testi ). DDT:n, deltametriinin ja malationin larvisidinen teho Cx. quinquefasciatusta vastaan on esitetty taulukossa 4. Gorakhpur-populaatiossa DDT:n ja malationin LC50-arvo oli korkeampi kuin Pune-populaatiossa. Deltametriinin LC50-arvoissa ei havaittu merkittävää eroa kummassakaan populaatiossa.
4. Pohdinta
Tässä tutkimuksessa analysoitiin maantieteellisten ja ympäristötapahtumien vaikutuksia Cx. quinquefasciatus -lajin paikallispopulaatioiden elintapaominaisuuksiin ja morfologiseen rakenteeseen. Nollahypoteesimme, jonka mukaan Gorakhpur- ja Pune-populaatioiden elinkiertoparametrien, morfologian ja profiilien välillä ei ole merkittävää eroa, hylättiin. Cx. quinquefasciatusin Gorakhpur- ja Pune-populaatiot eroavat merkitsevästi toisistaan elintapaominaisuuksien ja morfologisten piirteiden osalta.
Gorakhpur ja Pune ovat ~1500 km:n etäisyydellä toisistaan, ja Gorakhpurin alueella vuotuisten lämpötilojen vaihteluväli on korkeampi, suhteellinen kosteus on alhaisempi suurimman osan vuodesta ja vuotuinen sademäärä on suurempi kuin Punessa. Näin ollen voidaan olettaa, että Punen ympäristöolosuhteet suosisivat hyttysten selviytymistä ja lisääntymismahdollisuuksia. Gorakhpurin alueen populaatio, joka oli alttiimpi ankarille olosuhteille selviytyäkseen luonnossa kuin Punen kanta, sai lyhyemmän elinajanodotteen (20-23 päivää Gorakhpurissa vs. 24-27 päivää Punessa), munivat useimpina päivinä (18-20 päivää Gorakhpurissa vs. 20-22 päivää Punessa) ja rakensivat suurempia munalauttoja (169 ± 14,5 munaa lauttaa kohti Gorakhpurissa vs. 139,75 ± 15,96 munaa lauttaa kohti Punessa), mikä osoittaa, että Gorakhpurin kanta sijoitti eniten energiaa nopeaan lisääntymiseen. Aikuisten Cx. quinquefasciatus -munien korkeampi eloonjäämisaste Punessa verrattuna Gorakhpuriin johtuu todennäköisesti Punessa vallitsevista suotuisista elinympäristö- ja ympäristöolosuhteista.
Munien kuoriutumisprosentti ei eronnut merkitsevästi Gorakhpur-populaatiossa (86,5 ± 7,3) verrattuna Pune-populaatioon (91,5 ± 3,8) (-testi ). Munien kuoriutumisprosentin on raportoitu olevan 82,1 % Culex pipiens fatigansilla (synonyymi Cx. quinquefasciatukselle; Gomez et al. ), 79,6 % Cx. quinquefasciatuksella (Suleman ja Reisen ) ja 80,5 % – 95,6 % Cx. quinquefasciatuksella (Suman et al. ; viisi populaatiota Intiasta), jotka ovat lähellä tässä tutkimuksessa raportoituja arvoja (taulukko 1). Keskimääräisen kehitysajan munasta aikuiseksi havaittiin vaihtelevan vain vähän ja vaihteluväli oli ≤ 1 päivä (15,4 päivää Gorakhpurissa ja 16,5 päivää Punessa). Nämä arvot olivat korkeampia kuin Intian Bikanerin, Jamnagarin ja Bhatindan alueilta kerätyille Cx. quinquefasciatus -yksilöille ilmoitetut kehitysajat. On dokumentoitu, että epäkypsän hyttysen kehitysnopeuden vaihtelut riippuvat elinympäristöolosuhteista. Tässä tutkimuksessa saadut tulokset viittaavat myös siihen, että elinympäristö- ja ympäristöolosuhteilla on tärkeä rooli hyttysten biologisissa ominaisuuksissa.
Elinajanodote on tärkeä vektorikapasiteetin ominaisuus, koska sillä on tärkeä rooli taudinaiheuttajien siirtämisessä. Lymfaattisen filariaasin leviämistä koskevat tutkimukset osoittavat, että mikrofilariat tarvitsevat hyttysvektorissa 16-17 päivää saavuttaakseen infektiivisen vaiheen . Tämä aika lyhenee lämpötilan ja ilmankosteuden noustessa, mutta pitenee jopa 42 päivään alhaisemmissa lämpötiloissa . Koska elintapa-analyysi osoittaa, että Gorakhpur-populaatio käyttää enemmän energiaa lisääntymiseen, se todennäköisesti ottaa veriaterian useammin. Toistuva pureminen voi aiheuttaa tautien nopean leviämisen. Korkeammat ympäristön lämpötilat ja Gorakhpurin Cx. quinquefasciatus -bakteerin usein pureva luonne saattavat olla syynä lymfaattisen filariaasin yleisiin tapauksiin tällä alueella.
Morfologisten ominaisuuksien monimuuttuja-analyysi osoitti, että kaksi Cx. quinquefasciatus -populaatiota eroaa merkittävästi toisistaan morfologisten ominaisuuksien osalta (taulukko 2; kuva 3(a)). Aineiston pääkomponenttianalyysi osoitti, että sifoniin, satulaan, anaalikylkiluihin ja pecten-hampaisiin liittyvät muuttujat olivat tärkeimpiä erottavia piirteitä (kuva 3(b)). Gorakhpur-populaatiossa peräaukon kidukset ovat pidemmät kuin Pune-populaatiossa (taulukko 3). Veden suolapitoisuuden kasvaessa peräaukon kidusten pituus alkaa pienentyä. Punen veden suolapitoisuus saattaa olla todennäköinen syy peräaukon kidusten pituuden vähenemiseen. Populaatioiden välisten morfologisten erojen syitä on usein melko vaikea selittää. Fenotyyppi on sekä ympäristöolosuhteiden että genotyypin hallinnassa, mutta morfologiset muutokset voivat olla nopeita erilaisten ympäristöolosuhteiden vallitessa. Oletamme, että satulan ja anaalisäleikön pituuden siirtyminen Cx. quinquefasciatus -populaatioissa on seurausta ympäristöolosuhteiden valinnasta.
Hyönteismyrkkyresistenssin historia Culex-lajeissa viittaa siihen, että Culex-suvun jäsenillä on surullisen kuuluisa maine hyönteismyrkkyjen resistenssin kehittymisestä hyönteismyrkkyjä kohtaan, mukaan lukien organofosfaatit, karbamaatit ja pyretroidit . Ensimmäiset todisteet DDT-resistenssin kehittymisestä Cx. quinquefasciatus -lajissa havaittiin Intiassa vuonna 1952 Delhin lähellä sijaitsevassa kylässä . Myöhemmin useilla alueilla, kuten Nagpurissa, Punessa, Patnassa ja Rajahmundryssä, raportoitiin Culex-hyttysten resistenssistä erilaisille hyönteismyrkyille, kuten BHC:lle, fenitrotionille, DDT:lle, malationille ja temefosille . Mukhopadhyayn ym. tutkimus osoitti, että Cx. quinquefasciatusin aikuiset eivät kuolleet 4 prosentin DDT:tä ja 5 prosentin malationia vastaan. Cx. quinquefasciatuksen toukkien kuolleisuutta havaittiin noin 8 % ja 14 % DDT:n 0,125 ja malationin 3,125 mg/l pitoisuuksissa. Tässä tutkimuksessa todetaan, että molempien Cx. quinquefasciatus -populaatioiden toukat ovat erittäin herkkiä deltametriinille. Cx. quinquefasciatus -populaatiot näillä alueilla osoittivat kuitenkin resistenssiä DDT:lle ja malationille. Näin ollen perustutkimuksena voidaan päätellä, että tulevaisuudessa olisi sovellettava harkittuja vektorintorjuntastrategioita Cx. quinquefasciatus -haittojen vähentämiseksi Gorakhpurissa ja Punessa.
Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tutkimus tarjoaa perustietoa Culex quinquefasciatus -populaatioiden eloonjäämisestä, morfologisesta vaihtelusta ja hyönteismyrkkyherkkyydestä. Punen ilmasto-olosuhteet vaikuttavat suotuisammilta Culex quinquefasciatusin kehittymiselle ja selviytymiselle. Hyönteismyrkkyherkkyyden tulokset osoittivat, että tulevaisuudessa tarvitaan erilaisia torjuntatoimenpiteitä Cx. quinquefasciatus -populaatioiden vähentämiseksi. Tämä tieto yhdessä Cx. quinquefasciatus -organismin ekologian paremman ymmärtämisen kanssa mahdollistaa kansanterveysresurssien paikallisen ja tehokkaan käytön Cx. quinquefasciatus -organismin aiheuttaman taakan vähentämiseksi.
Interesseiden ristiriita
Tekijät ovat ilmoittaneet, että kilpailevia intressejä ei ole.
Rahoitus
Tutkimusta on tukenut Indian Council of Medical Research, Government of India. Rahoittajalla ei ollut osuutta tutkimuksen suunnitteluun, tietojen keruuseen ja analysointiin, julkaisupäätökseen tai artikkelin valmisteluun.
Kiitokset
Tekijät kiittävät tohtori A. C. Mishraa, johtajaa, National Institute of Virology, Pune, tiloista ja kannustuksesta. He arvostavat NIV:n kenttähenkilöstön antamaa teknistä apua. He ovat kiitollisia tohtori Neelesh Dahanukarille, IISER, Pune, arvokkaista ehdotuksista ja avusta tilastollisessa analyysissä.