Contrastare la mosca dell’olivo conoscendo gli attrattivi sessuali

La mosca dell’olivo, Bactrocera oleae, è riconosciuta come il principale parassita degli oliveti a livello mondiale ed il controllo viene gestito con insetticidi chimici che mettono a rischio la salute umana e l’ambiente, in particolare quella di insetti utili come gli impollinatori.

In alternativa, si utilizzano nemici naturali o composti organici volatili di origine vegetale per migliorare la gestione ecologica di questo parassita.

Nel 1980 Baker et al., hanno descritto e sintetizzato per la prima volta il feromone della mosca che viene rilasciato dalle femmine: è una molecola spiroacetalica, denominata oleano assieme ai suoi due idrati minori. Questo è il componente più abbondante e con la più alta attività biologica verso i maschi.

Successivamente, una serie di indagini, sul feromone sessuale femminile, ha portato alla scoperta di altri 22 composti minori (fondamentalmente esteri) prodotti nelle ghiandole rettali.

Per la maggior parte delle mosche, l’accoppiamento avviene durante una stretta finestra temporale del giorno, specifica della specie, spesso collegata al tramonto e meno frequentemente a mezzogiorno, momento in cui l’attività sessuale maschile coincide con la recettività femminile e con il picco di produzione dei feromoni.

Nella mosca, l’indagine sull’emissione diurna dell’oleano, ha mostrato che le femmine rilasciano prevalentemente feromoni durante la scotofase (periodo di oscurtià), con un aumento della produzione appena prima dell’inizio di questo periodo.

Ricordo che esiste un fotoperiodismo, indicando con questo termine quel complesso di reazioni che gli organismi presentano al ritmo ambientale giornaliero e stagionale, legato ai periodi di luce (fotofase) ed a quelli di oscurità (scotofase).

Per studiare l’emissione di feromoni, i composti organici volatili vengono raccolti dalle ghiandole esocrine o dalla cuticola attraverso tecniche di campionamento dello spazio di testa, tuttavia la loro produzione è di una quantità infinitesima (da picogrammi a nanogrammi) per cui sono richieste metodiche analitiche molto sensibili* 

Una volta identificati, i feromoni si può dimostrare che sono biologicamente attivi utilizzando tecniche elettrofisiologiche, come la gascromatografia accoppiata all’elettroantennografia (GC-EAD) e le registrazioni del singolo sensillo, seguite da test comportamentali (i sensilli gustativi negli insetti sono protuberanze uniporose della cuticola che assumono la forma di peli o pioli contenenti spazi pieni di lume che fungono da interfaccia tra l’ambiente chimico acquoso e il sistema nervoso).

Fatta questa premessa, alcuni ricercatori, dell’Università di Padova, dell’Università Libera di Bolzano e del Centro Ricerca e Innovazione della Fondazione Edmund Mach di San Michele all’Adige, utilizzando una combinazione di tecniche analitiche estremamente sensibili, descrivono la dinamica e la diversità del profilo chimico delle molecole volatili della mosca rilasciato da femmine giovani e da quelle mature, nonché da maschi in presenza ed in assenza del sesso opposto.

I risultati di questa ricerca forniscono la descrizione del rilascio di componenti dei feromoni della mosca precedentemente descritti, tra i quali gli spiroacetali (ad esempio, oleano), gli esteri (ad esempio, metil tetradecanoato), i monoterpeni (ad esempio, alfa-pinene) ed infine gli idrocarburi (ad esempio Z -9-Tricosene, Muscalure).

Alcuni studi hanno osservato che le specie che mostrano un certo grado di parentela, possono utilizzare segnali chimici simili per le loro funzioni biologiche, così ad esempio, molti spiroacetali sono condivisi tra le diverse specie di Bactrocera (ad esempio, B. oleae , B. cacuminatus , B. distinguisha e B. tryoni ), mentre la loro importanza è definita dalle loro proporzioni, che possono variare, per ciascuna specie.

I risultati hanno mostrato che, contrariamente a quanto riportato in letteratura negli ultimi 40 anni, le femmine mature (5-10 giorni) producono “composti organici volatili” (COV) trasmessi dal sesso in diversi momenti cruciali durante il giorno. La maturità sessuale degli individui è stata definita all’età di 5 giorni dopo l’emersione, come riportato da altri ricercatori.

Di particolare nota è la molecola di oleano, che viene emesso ad un tasso molto elevato nelle prime ore del mattino.

L’oleano viene effuso principalmente dalle femmine mature, mostrando un picco all’inizio del periodo di luce, mattino presto, e da un secondo picco nel pomeriggio. Invece l’emissione era molto bassa, da parte delle femmine giovani e dei maschi. Le giovani femmine emettevano oleano al mattino presto, mentre l’emissione dei maschi si verificava nel pomeriggio. Per tutti i gruppi, il rilascio più basso di questo composto è stato osservato durante la sera.

Gli altri spiroacetali avevano una emissione simile a quello di oleano, cioè alta al mattino presto e bassa alla sera e l’emissione di questi alcoli proveniva principalmente dalle femmine mature.

Contrariamente agli spiroacetali, tre esteri (etile dodecanoato, metil tetradecanoato ed etile tetradecanoato) non hanno seguito il modello di rilascio dell’oleano e non hanno avuto un modello chiaro e tra l’altro il loro tasso di emissione era molto basso.

Oltre all’alfa-pinene e all’etil miristoleato, sono stati identificati 11 composti dalle emissioni femminili mature, che seguono lo stesso schema di rilascio con un picco durante la sera.

È stato osservato che le femmine mature rilasciano particolari composti nel pomeriggio, come le acetamidi, che funzionano come feromone per diverse specie di mosca.

Contrariamente alle emissioni delle femmine, i maschi e i gruppi misti hanno mostrato i modelli di rilascio più coerenti e chiari per numerosi composti. Con solo poche eccezioni, le loro emissioni si sono verificate principalmente durante il pomeriggio e la sera, ed a tassi estremamente elevati. Infatti, aldeidi come acetaldeide, isobutiraldeide e 2-esenale sono state rilasciate principalmente durante il pomeriggio, mentre la crotonaldeide è stata emessa nelle prime ore del mattino, in modo simile all’oleano.

Ad esempio l’ammoniaca, che ha il più alto tasso di rilascio, è emessa esclusivamente e sicuramente da maschi durante il pomeriggio.

Questa ricerca ha riferito l’emissione di almeno 90 composti con un modello di rilascio regolare, discutendo le loro potenziali funzioni e ne ha identificati provvisoriamente alcuni, confermando la comunanza di composti trasmessi tra specie correlate.

Da questi composti, l’ammoniaca e l’acetaldeide sono stati identificati da maschi e dai gruppi misti, con un picco di emissione pomeridiano, suggerendo un loro potenziale ruolo come “feromoni di aggregazione” per le specie di B. oleae.

Lo studio ha anche evidenziato le emissioni di feromoni relativamente basse da giovani femmine, confermando l’importanza dell’età, nella diffusione dei feromoni.

Questo lavoro di ricerca è il primo a dimostrare nelle specie di Bactrocera la presenza di sostanze chimiche che vengono prodotte solo quando maschi e femmine sono in prossimità l’uno dell’altro, con un picco di emissione durante il pomeriggio.

I candidati identificati provvisoriamente richiedono conferma e ulteriori indagini per determinare la loro attività elettrofisiologica e la rilevanza comportamentale sia per i maschi che per le femmine della mosca.

Questi risultati potrebbero costituire un trampolino di lancio per ulteriori ricerche sui feromoni del genere Bactrocera e per la progettazione di nuovi strumenti, di gestione di questi parassiti negli oliveti, come le trappole a base di attrattivi sessuali.

• *Gas-cromatografia accoppiata alla spettrometria di massa (GC-MS), la risonanza magnetica nucleare (NMR), la gas-cromatografia bidimensionale utilizzando un rilevatore spettrometrico di massa a tempo di volo (GC × GC / ToF MS), la cromatografia su strato sottile accoppiata alla gas-cromatografia (TLC × GC–MS), la spettrometria di massa ortogonale a tempo di volo con desorbimento / ionizzazione laser ultravioletta (UV-LDI-o-ToF-MS) e la GC-MS e spettrometria di massa a tempo di volo con reazione di trasferimento protonico (PTR-ToF).

Bibliografia:
Chaymae Fennine, Riccardo Favaro, Iuliia Khomenko, Franco Biasioli, Luca Cappellin, Sergio Angeli. Diel rhythm of volatile emissions from males and females of the olive fruit fly Bactrocera oleae using PTR-ToF and GC–MS. J. Insect Physiol. Vol. 153, March 2024, 104596. https://doi.org/10.1016/j.jinsphys.2023.104596

Baker, R.; Herbert, R.; Howse, PE; Jones, OT; Francke, W.; Reith, W. Identification and synthesis of the major sex pheromone of the olive fly (Dacus oleae). J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1980, 2, 52–53