Endocrine control of fat body composition and effects of the insect growth regulators methoprene and pyriproxyfen on the development and reproduction of the Argentinian cockroach, Blaptica dubia Serville (Blattaria: Blaberidae)

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Alhasan Alamer, Ahmad:
Endocrine control of fat body composition and effects of the insect growth regulators methoprene and pyriproxyfen on the development and reproduction of the Argentinian cockroach, Blaptica dubia Serville (Blattaria: Blaberidae).
Bayreuth , 2013 . - 118 S.
( Dissertation, 2013 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

The present study analysis physiological and endocrine aspects of female adult life of the ovoviviparous Argentinian (Dubia) cockroach, Blaptica dubia. Experiments were done during the first (days 5 to 25 after emergence) and second gonadotropic cycle (days 80 to 100 after emergence), and whilst the period of oothecal transport (gestation) and hatching of the nymphs (around day 70 of adult life for the first gonadotropic cycle). Body weight changes of adult females are closely related with the reproductive processes of ovarian growth, ootheca formation, ootheca deposition, and hatching of the nymphs. The biochemical composition of the fat body was analyzed and revealed the storage lipids as main constituents, followed by glycogen, proteins and free carbohydrates. Changes in fat body chemical constituents as well as in fat body fresh weight correlate well with the reproductive processes. Concentrations of juvenile hormone (JH) III and free ecdysteroids (ecdysone, 20-hydroxyecdysone) were measured in the haemolymph of adult females by the use of HPLC-mass spectrometry. The JH III titer shows significant peaks during vitellogenesis and ovarian growth, and towards the end of the period of gestation. Changes in the concentration of free ecdysteroids in the haemolymph were less clear. Treatment of adult females with the juvenile hormone analogue methoprene during the first 20 days of adult life (topical application of 100 μg methoprene in acetone per day) retarded ovarian development and blocked the formation of the ootheca. The inhibition of the ootheca formation went in line with reduced titers of JH III and free ecdysteroids in the haemolymph of such treated females. Methoprene treatment of females, which had normally developed during the first gonadotropic cycle, from day 30 to 70 of adult life resulted in a complete reabsorption of the ootheca. The JH III titer of such treated females was also reduced, whereas free ecdysteroids were hardly affected. Treatment of adult females with another JH mimic, pyriproxyfen (100 μg per treatment) gave similar results than those for methoprene usage. The results show that both JH analogues have a clear ovicidal activity resulting in “sterilization” of the females and can be used as “third generation pesticides” in adult cockroach biocontrol.

Abstract in weiterer Sprache

In der vorliegenden Studie werden physiologische und hormonelle Aspekte im Adultleben der eilebendgebärenden Argentinischen Waldschabe, Blaptica dubia, analysiert. Die Untersuchungen wurden während des ersten (Tag 5 bis 25 nach der Adulthäutung) und zweiten gonadotropen Zyklus(Tag 80 bis 100 des Adultlebens) der Weibchen sowie währed der Periode des Oothekentransports(Trächtigkeit) und des Schlüpfens der Erstnymphen(um Tag 70 des Adultlebens für den ersten gonadotropen Zyklus) durchgeführt. Veränderungen im Körpergewicht der adulten Weibchen stehen im Zusammenhang mit dem Wachstum der Ovarien, der Bildung der Oothek, der Ablage der Oothek und dem Schlüpfen der Nymphen. Die chemische Zusammensetzung des Fettkörpers wurde analysiert. Speicherfette bilden den Hauptbestandteil des Fettkörpers, gefolgt von Glykogen, Proteinen und freien Kohlenhydraten. Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung des Fettkörpers und im Fettkörperfrischgewicht korrelieren mit den Prozessen der Fortpflanzung. Die Konzentrationen an Juvenilhormon (JH) III und freien Ecdysteroiden (Ecdyson und 20-Hydroxyecdyson) in der Hämolymphe adulter Weibchen wurden mittels HPLC-Massenspektrometrie bestimmt. Der JH Titer zeigt einen signifikanten Peak während der Vitellogenese und des Ovarienwachstums und einen weiteren am Ende der Trächtigkeit. Veränderungen im Häutungshormontiter der Weibchen sind weniger klar zu erkennen. Behandlung der adulten Weibchen mit dem Juvenilhormon-Analogon Methopren während der ersten 20 Tage des Adultlebens (Applikation von 100 μg Methopren in Aceton pro Tag) verzögert die Ovarienentwicklung und verhindert die Bildung einer Oothek. Das Ausbleiben der Oothekbildung geht mit reduzierten Titern an JH III und freien Ecdysteroiden in der Hämolymphe einher. Behandlung von Weibchen, die sich normal entwickeln konnten, mit Methopren von Tag 30 bis 70 nach der Adulthäutung, führte zu einer vollständigen Resorption der Oothek. Bei diesen Tieren war auch der JH III Titer in der Hämolymphe stark reduziert, währen bei den freien Ecdysteroiden keine signifikanten Veränderungen zu beobachten waren. Behandlung der adulten Weibchen mit einem anderen JH-Analogon, Pyriproxyfen (100 μg Pyriproxyfen in Acteon pro Tag) führte zu ähnlichen Ergebnissen wie die Methopren-Behandlung. Die Ergebnisse zeigen, dass beide JH-Analoga eine deutliche ovicide Aktivität aufweisen, was die Bildung von Nachkommen verhindert. Die beiden JHAnaolga sind somit für einen Einsatz als „Insektizide der dritten Generation“ bei der Bekämpfung adulter Tiere der Argentinischen Waldschabe geeignet.