Phylogeny and population dynamics in European Reticulitermes and Kalotermes genera (Insecta, Isoptera)

The aim of this thesis is to detect the phylogeny and the population dynamics of the European termites of the genera Reticulitermes and Kalotermes, by the use of different mitochondrial (16S, COI/tRNA/COII, CR) and nuclear (microsatellites and Inter-SINE) molecular markers. In the phylogenetic analyses, the obtained results have well defined the cladogenetic events that generated the nowadays species biodiversity of the genus Reticulitermes, while the analysis of the Kalotermes flavicollis taxon showed the presence of at least four genetic clades, defined on the basis of the geographical distance. The second part of the thesis is centred on the population dynamics of two species: Reticulitermes urbis and Kalotermes flavicollis. The first species, native of the Balkans, is known to be present in some cities of Italy and France. I’ve analyzed the colony genetic structure of the introduced population of Bagnacavallo (RA, Italy), using nine microsatellite loci. The obtained results are in accordance with those obtained from another population in France: this species in fact confirms its invasive and infestation capacities. The analysis of the natural population of K. flavicollis, performed with a combination of mitochondrial (control region) and nuclear (microsatellites and I-SINE) markers, clearly evidenced the presence of two genetic lineages that coexist in the same area. Moreover, results clearly indicate that the cross-breeding is allowed. Finally, the whole results are discussed in a comparative view to better understand the differences in ecology, evolutionary dynamics and colony social structure between these two genera.

Stato sanitario di Spigole (Dicentrarchus Labrax) ed Orate (Sparus Aurata) allevate in Grecia e in Italia in relazione alla presenza di agenti di Zoonosi ed Ectoparassiti patogeni

Le attività di ricerca della presente tesi di dottorato si sono focalizzata principalmente sulla parassitofauna dei pesci marini allevati in Grecia ed in Italia con particolare attenzione allo studio degli ectoparassiti di maggior rilievo sanitario in maricoltura ed alla ricerca di endoparassiti di potenziale interesse zoonosico, in particolare larve di nematodi Anisakidae del genere Anisakis. Nel corso del triennio sono stati sottoposti ad esami parassitologici 916 spigole (Dicentrarchus labrax) e 462 orate (Sparus aurata) prelevate presso diverse tipologie di allevamenti greci ed italiani. Per quanto concerne le spigole, la presenza di ectoparassiti è stata riscontrata nel 29,2% e nel 61,9% dei soggetti provenienti rispettivamente da impianti siti in Grecia ed in Italia, mentre le orate hanno presentato percentuali di positività rispettivamente del 87,5% e del 26,7%. Gli ectoparassiti dominanti sono risultati essere il monogeneo Diplectanum aequans nelle spigole ed il ciliato Cryptocaryon irritans e il monogeneo Furnestinia echeneis nelle orate, sebbene sia stato possibile studiare anche il coinvolgimento di altri ectoparassiti, quali il monogeneo Sparicotyle chrysophrii ed il dinoflagellato Amyloodinium ocellatum, nel determinismo di alcuni episodi morbosi. Le osservazioni istopatologiche hanno permesso di caratterizzare le lesioni causate dagli ectoparassiti a diverse intensità d’infestazione. Per quanto concerne la ricerca di parassiti zoonosici, con particolare riferimento agli stadi larvali di nematodi Anisakidae del genere Anisakis, si sono condotti esami parassitologici a livello di cavità viscerale e di muscolo laterale in tutti i soggetti provenienti da allevamenti in gabbia (626 soggetti, di cui 441 spigole e 185 orate). Tutti i soggetti esaminati sono risultati negativi, indicando come il rischio di infestazione da larve di nematodi anisakidi possa essere considerato trascurabile in spigole ed orate allevate in gabbia, come già dimostrato per il salmone atlantico (EFSA, 2010).

Practical implications of aflatoxin contamination in corn

Aflatoxin (AFL) contamination of corn is a serious economic and food security issue. Although a variety of technical solutions for reducing AFL contamination of corn have been proposed, only a few have produced satisfactory results. A successful approach is a biocontrol strategy consisting of using non-flatoxigenic strains of Aspergillus flavus to replace indigenous AFL-producing isolates. The main objective of the present thesis was to investigate the dynamic and contamination of AFL/A. flavus in corn in Northern Italy. The study also investigated the role of the key-pest of corn, the European Corn Borer (ECB), on AFL contamination and dispersal of A. flavus propagules in corn. Finally, the study evaluated the feasibility of bioplastic-based granules entrapping a non-aflatoxigenic A. flavus strain for the biocontrol of this fungus in corn. The 2-year field study demonstrated the efficacy of the bioplastic formulation to reduce AFL contamination in corn. More precisely, although AFL contamination varied among the two years, application of 15 and 30 kg ha-1 of granules reduced AFL contamination to up 60 and 85% in 2009 and 2010 respectively. Microbiological analysis showed that the relative abundance of non-aflatoxigenic soil isolates significantly increased after 1 month from granules application (mid-May) and throughout the corn-growing season. These findings were consistent with data obtained using a bioplastic-based bait specifically developed to selectively isolate Aspergilli from soil and other environmental samples. In addition, field and laboratory evaluations showed that the level of damages produced by ECB larvae were not significantly correlated to A. flavus infestation and AFL contamination. Taking together, these findings demonstrated that AFL contamination of corn in Northern Italy was variable, but above the EU limit for human consumption. First proposed in the USA, this study showed the practical possibility of this formulation to be use for reducing AFL contamination in corn in the EU.

Biologia di Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae), interazioni con l’ambiente e valutazione di tecniche di contenimento ecocompatibili

Tuta absoluta (Meyrick) è un lepidottero originario dell’America meridionale, infeudato a pomodoro e ad altre solanacee coltivate e spontanee. Con l’attività trofica le larve causano mine fogliari e gallerie nei frutti, con conseguenti ingenti danni alle colture. T. absoluta è stato segnalato per la prima volta in Italia nel 2008 e in Piemonte nel 2009. Pertanto le ricerche sono state condotte per rilevarne la distribuzione in Piemonte, studiarne l’andamento di popolazione in condizioni naturali e controllate, e valutare l’efficacia di differenti mezzi di lotta al fine di definire le strategie di difesa. Il monitoraggio, condotto nel 2010, ha evidenziato come T. absoluta sia ormai largamente diffuso sul territorio regionale già pochi mesi dopo la segnalazione. L’insetto ha mostrato di prediligere condizioni climatiche più miti; infatti è stato ritrovato con maggiore frequenza nelle aree più calde. Il fitofago ha raggiunto densità di popolazione elevate a partire dalla seconda metà dell’estate, a ulteriore dimostrazione che, in una regione a clima temperato come il Piemonte, T. absoluta dà origine a infestazioni economicamente rilevanti solo dopo il culmine della stagione estiva. Per definire le strategie di lotta, sono state condotte prove in laboratorio, semi-campo e campo volte a valutare la tossicità nei confronti del lepidottero di preparati a base di emamectina benzoato, rynaxypyr, spinosad e Bacillus thuringiensis Berliner. In campo è stata verificata anche l’efficacia del miride dicifino Macrolophus pygmaeus (Rambur), reperibile in commercio. In tutte le prove, è stata riscontrata una maggiore efficacia di rynaxypyr ed emamectina benzoato. In campo M. pygmaeus ha mostrato difficoltà d’insediamento ed è stato in grado di contenere efficacemente il fitofago soltanto con bassi livelli d’infestazione. Per contro è stata costantemente osservata la presenza naturale di un altro miride dicifino Dicyphus errans (Wolff), che in laboratorio ha mostrato di non essere particolarmente disturbato dalle sostanze saggiate.

Capacità di sviluppo di Diabrotica virgifera virgifera Leconte su ospiti alternativi al mais

Diabrotica virgifera virgifera LeConte (Coleoptera: Chrysomelidae) è una specie esotica invasiva di origine centro americana e introdotta in Europa agli inizi degli anni ’90, in Italia nel 1998. Considerata negli Stati Uniti la principale avversità del mais (Zea mais L.), è oggi presente in quasi tutti i Paesi europei dove è presente tale coltura. Poiché il mais risulta l’ospite prioritario di Diabrotica, attualmente il principale metodo di contenimento consiste nella rotazione con una coltura non ospite. L’obiettivo del lavoro è stato quello di indagare sulle piante ospiti alternative al mais nel nostro ambiente, accertando il ruolo che possono avere le infestanti o altre Poaceae coltivate nella biologia della Diabrotica. Tali essenze sono state scelte tra specie mai sottoposte a sperimentazione e tra quelli già oggetto di indagini, ma su cui si sono ottenuti esiti discordi o non soddisfacenti. Sono state allestite prove con infestazione artificiale in ambiente controllato e prove in campo per valutare la sopravvivenza larvale e il completamento del ciclo, nonché le prestazioni biologiche degli individui ottenuti. Le ricerche hanno permesso di osservare sopravvivenza di Diabrotica su numerose graminacee, in particolare cereali. Tale capacità è confermata dalla presenza di larve di diversa età e in alcuni casi di pupe sulle specie ospiti alternative, sia con infestazione artificiale che in campo. Tuttavia crescita e sviluppo su queste piante sono stati più lenti del mais e gli stadi giovanili trovati hanno mostrato caratteristiche morfometriche inferiori rispetto a quelli del mais. Adulti non sono mai stati raccolti in campo, mentre questo si è verificato in condizioni controllate. Le specie che meritano maggior attenzione sono i cereali Triticum spelta e Panicum miliaceum e l’infestante Sorghum halepense. Si potrebbe dunque ipotizzare che alcune specie vegetali possano fungere da ospite secondario quando non è presente il mais riducendo l’efficacia dell’avvicendamento.