The European Committee for Standardization is working on a standard for the application of IPM (Integrated Pest Management) in museums and cultural heritage facilities. Since one of the aims of this research was to verify the approach against pests adopted in Italian conservation facilities, a survey was conducted. The results show that for the Italian museums, archives, libraries and historical houses pests are a problem, but IPM is unknown and prevention programmes to avoid damages caused by them, are not applied. In the most of cases pests problems are solved only when the risk is high and damages are visible. Also entomological monitoring, which represents a crucial part of IPM and could be very useful, is not included among the ordinary prevention activities. In addition, at present, the scientific researches on entomological traps, whether light or pheromones, for “cultural heritage pests” is extremely poor and only recently the behaviour and/or the physiology of the insects “of museums” have been investigated. For these reasons, tests to increase the traps using are performed. In particular, S. paniceum behaviour towards different attraction systems was investigated and the results indicate that the light traps efficiency could be improved using specific wavelengths and light sources.

Neonicotinoids have been pointed to as a factor responsible for the increased honey bee colony losses in the last decades. Many studies have investigated the effects of the first marketed neonicotinoid, imidacloprid, while fewer have focused on thiamethoxam. One recent study showed that sublethal doses of thiamethoxam lead to colony failure by decreasing forager homing flight success. We thus decided to investigate the mechanism which caused this phenomenon. Our hypothesis was that this effect was caused by impairment of forager locomotion abilities. Therefore we tested the effects of sublethal acute and chronic exposures to thiamethoxam on forager walking (Chapter 2) and flight (Chapter 3) performances. The acute treatment (1.34 ng/bee) affected walking locomotion firstly triggering hyperactivity (30 min post-treatment) and then impairing motor functioning (60 min post-treatment). 2-day continuous exposures to thiamethoxam (32.5, 45 ppb) elicited fewer effects on walking locomotion, however both exposure modes elicited an increased positive phototaxis. Similarly, in flight experiments, the single dose (1.34 ng/bee) elicited hyperactivity shortly after intoxication (increased flight duration and distance), while longer and continuous exposures (32.5, 45 ppb) impaired forager motor functions (decreased flight duration, distance, velocity). It is known that flight muscles temperature needs to be precisely regulated by bees during flight. Therefore, we further hypothesized that the impaired flight performances of neonicotinoid intoxicated bees were caused also by thermoregulation anomalies. We tested the effects that acute thiamethoxam exposures (0.2, 1, 2 ng/bee) elicit on forager thorax temperature (Chapter 4). Foragers treated with high doses exhibited hyperthermia or hypothermia when respectively exposed to high or low environmental temperatures. In summary, we show that sublethal doses of thiamethoxam affected forager walking and flight locomotion, phototaxis and thermoregulation. We also display the intricate mode of action of thiamethoxam which triggered, at different extents, inverse sublethal effects in relation to time and dose.

An experiment on life-table of the aphid on Bt-maize and isoline was performed. No significant differences were found between treatments. Differences in aphid performance were the lower adult and total longevity on the second generation, and the opposite trend of the pre-reproductive time that increased from the first to the second generation on isoline and decreased on Bt-maize. None of the demographic parameters analyzed showed significant differences. LTREs showed that this trend could be ascribed to a higher fecundity of young adult aphids of the second generation, probably connected to the lower pre-reproductive time. These differences could be the result of differences in chemical constituents. Analyses of secondary metabolites showed significant reduction of free polyphenols in Bt-maize. The experiment with the coccinellid H. variegata were performed evaluating the effects due to eating Cry1Ab toxin in maize pollen. No significant differences were found between GM and near-isogenic maize in all the parameter studied. Even if no significant, the reduced λ of H. variegata feeding on Bt-maize pollen, caused a population delay of 28 days. LTRE decomposition showed a lower egg and larval survival in the offspring of Bt pollen fed H. variegata, all contributing most on λ reduction. A bioassays were carried out in the greenhouse to assess the population-level responses of the coccinellid H. variegata, feeding on aphids reared on Bt-Maize and near-isogenic plants in a more realistic condition respect to laboratory trials. No differences in the mean number of eggs, larvae, pupae, and adults of H. variegata between Bt-maize and near-isogenic line. A higher number of pupae was found a week early in Bt-maize. No differences observed in H. variegata population growth rates between treatments. Using LTRE decomposition, the effect of Bt-maize exposition on λ have been decomposed into contributions arising from the effect on each stage-specific parameter.

My PhD thesis concerns natural and human factors that affect the life cycle of exotic and native insects. I compared, in laboratory, the longevity and the reproduction capacity of two coccinellid species, the exotic Harmonia axyridis (Pallas) and the native Adalia bipunctata (L.) after the exposure to the indigenous parasitoid Dinocampus coccinellae (Schrank) (Hymenoptera Braconidae). The aim was the evaluation of the effects induced by the parasitoid on the fitness of coccinellid females, with a particular stress on the Asian H. axyridis. Moreover the study continued with the assessment of the parasitization effect of the native tachinid Exorista larvarum (L.) on the exotic box tree moth Cydalima perspectalis (Walker). The aim was to check the possibility for Cydalima larvae to be accepted and/or successfully parasitized by the tachinid, with a complete development of the parasitoid through formation of puparia and emergence of adults. Then, I studied the lethal and sublethal effects of two insecticides( the neonicotinoid Imidacloprid and the product of biological matrix, Spinetoram) on H. axyridis and A. bipunctata. The aim was to evaluate acute and long-term effects of the two insecticides on these predators in laboratory. These three parts are included in the GEISCA Program. The last part is related to two laboratory experiments carried out at Wageningen University (NL). The study was inserted in the AMIGA Project, focused on the evaluation of the risk of GMO in the environment. In this study it was evaluated the impact of GM potato plants, resistant to the fungus Phytophthora infestans de Bary, towards the development time of the hymenopteran braconid Aphidius colemani Viereck. In the second experiment it was evaluated the development time of A. bipunctata fed on Myzus, that was reared on non-GM potato plants infected by P. infestans. The aim was to observe some effects on this coccinellid / La mia tesi di dottorato riguarda fattori naturali ed umani che influenzano il ciclo di vita delle specie di insetti esotici e nativi. Ho confrontato, in laboratorio, la longevità e la capacità di riproduzione di due specie coccinellid, l'esotico Harmonia axyridis (Pallas) e il nativo Adalia bipunctata (L.) dopo l'esposizione al parassitoide indigeno Dinocampus coccinellae (Schrank) (Hymenoptera Braconidae). L'obiettivo è stato quello di valutare gli effetti indotti dal parassitoide sulla idoneità delle femmine di coccinellidi, con particolare accento sulla H. axyridis asiatica. Inoltre lo studio è proseguito con la valutazione dell'effetto parassitizzazione del tachinide nativo Exorista larvarum (L.) sulla piralide del bosso Cydalima perspectalis (Walker). L'obiettivo era quello di verificare la possibilità per le larve di Cydalima di essere accettate e / o parassitizzate con successo dal tachinide, con un completo sviluppo del parassitoide tramite formazione di pupari e comparsa di individui adulti. Inoltre, ho studiato gli effetti letali e subletali di due insetticidi (il neonicotinoide imidacloprid e il prodotto di matrice biologica, Spinetoram) su H. axyridis e A. bipunctata. L'obiettivo era quello di valutare gli effetti acuti ea lungo termine dei due insetticidi su questi predatori in laboratorio. Queste tre parti sono incluse nel Programma GEISCA. L'ultima parte è legata a due esperimenti di laboratorio effettuati presso l'Università di Wageningen (NL). Lo studio è stato inserito nel progetto AMIGA, focalizzata sulla valutazione del rischio di OGM nell'ambiente. In questo studio è stato valutato l'impatto di piante di patate geneticamente modificate, resistenti al fungo Phytophthora infestans de Bary, verso i tempi di sviluppo dell’ imenottero braconide Aphidius colemani Viereck. In più è stato valutato il tempo di sviluppo di A. bipunctata alimentata con Myzus persicae Sulzer, allevato piante di patate non GM infettate da P. infestans. Lo scopo era quello di osservare alcuni effetti del fugo sul coccinellide

Nel corso degli ultimi anni le problematiche legate al ruolo vettore delle zanzare stanno emergendo sia per quanto riguarda l’uomo che gli animali allevati e selvatici. Diversi arbovirus come West Nile, Chikungunya, Usutu e Dengue, possono facilmente spostarsi a livello planetario ed essere introdotti anche nei nostri territori dove possono dare avvio a episodi epidemici. Le tecniche di monitoraggio e sorveglianza dei Culicidi possono essere convenientemente utilizzate per il rilevamento precoce dell’attività virale sul territorio e per la stima del rischio di epidemie al fine dell’adozione delle opportune azioni di Sanità Pubblica. Io scopo della ricerca del dottorato è inserito nel contesto dei temi di sviluppo del Piano regionale sorveglianza delle malattie trasmesse da vettori in Emilia Romagna. La ricerca condotta è inquadrata prevalentemente sotto l’aspetto entomologico applicativo di utilizzo di dispositivi (trappole) che possano catturare efficacemente possibili insetti vettori. In particolare questa ricerca è stata mirata allo studio comparativo in campo di diversi tipi di trappole per la cattura di adulti di zanzara, cercando di interpretare i dati per capire un potenziale valore di efficacia/efficienza nel rilevamento della circolazione virale e come supporto alla pianificazione della rete di sorveglianza dal punto di vista operativo mediante dispositivi adeguati alle finalità d’indagine. Si è cercato di trovare un dispositivo idoneo, approfondendone gli aspetti operativi/funzionali, ai fini di cattura del vettore principale del West Nile Virus, cioè la zanzara comune, da affiancare all’unica tipologia di trappola usata in precedenza. Le prove saranno svolte sia in campo che presso il laboratorio di Entomologia Medica Veterinaria del Centro Agricoltura Ambiente “G. Nicoli” di Crevalcore, in collaborazione con il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali della Facoltà di Agraria dell’Università di Bologna. / In recent years the issues related to the role of vector mosquitoes are emerging both for humans and animals reared and wild. Several arboviruses such as West Nile, Chikungunya, Dengue and Usutu, can easily move to global level and also be introduced in our territories where they can initiate outbreaks. The techniques for monitoring and surveillance of Culicidae can be conveniently used for the early detection of viral activity in the area and to estimate the risk of epidemics in order for ensuring appropriate actions of Public Health. Aim of the PhD research is included into the context of the issues of development of the Regional Plan surveillance of vector-borne diseases in Emilia-Romagna. The research is focused mainly into the aspect of entomological application using devices (traps) that can effectively capture potential insect vectors. In particular, this research was aimed at the comparative study in field of different kinds of traps to catch adult mosquito, trying to interpret the data to understand the potential value of effectiveness / efficiency in the detection of viral circulation as support for the planning of surveillance network from the operational point of view by means of suitable devices to the purposes of investigation. We tried to find a suitable device, deepening the operational / functional, for the purpose of capturing the main vectors of the West Nile Virus, to be joined to the only type of trap used previously. The tests will be carried out in the field and at the Laboratory of Medical and Entomology Veterinary of CAA "G. Nicoli " in collaboration with the Department of Agro-Environmental Science and Technology, Faculty of Agriculture, University of Bologna.

Two Asian longhorned beetles (Coleoptera: Cerambycidae), commonly known as Citrus Longhorned Beetle (CLB), Anoplophora chinensis (Forster), and Asian Longhorned Beetle (ALB), A. glabripennis (Motschulsky), are considered the most destructive wood borers introduced in Lombardy (northern Italy). This research aimed at (1) improving laboratory rearing methods for the biological control agent Aprostocetus anoplophorae (Hym.: Eulophidae), an egg parasitoid specific to CLB, and defining release techniques allowing its establishment; (2) test the efficacy of the sentinel tree technique for the early detection of CLB; and (3) evaluating the efficacy of traps baited with artificial lures in attracting adults of ALB and possibly CLB. Several problems were faced while rearing the egg parasitoid in laboratory. It appeared that the rate of parasitism of the hosts could depend on the age of the host eggs and/or age of the laying parasitoid females. Data results from the field experiments about A. anoplophorae release-capture showed that the percentage of slits containing a CLB egg was particularly low on most sentinel trees and the percentage of CLB eggs that were killed, because of natural predators, was high. Only one egg amongst those exposed was attacked by the released parasitoid. These negative results were anyway very useful, since they provided evidence and information on the type of host plants to be used, the time necessary for the exposure of the plants to the egg-laying CLB females, the number of laying parasitoid females to be inserted per cage. The sentinel trees technique revealed to be not successful; signs and symptoms of CLB presence were not recorded during the two seasons of field observations (2012-2013). Extremely positive was instead the trial with artificial lures carried out during summer 2013. A total of 32 beetles were captured (4 ALB and 28 CLB) deploying 50 baited traps.

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SCOPO DELLA RICERCA Aedes albopictus è diventata in pochi anni dalla sua introduzione in Italia la specie di zanzara più nociva e più importante sotto il profilo sanitario. Essendo una zanzara tipicamente urbana e ad attività diurna, limita fortemente la fruizione degli spazi aperti ed incide negativamente su alcune attività economiche. Il recente episodio epidemico di Chikungunya, che ha colpito il nostro Paese, ha allarmato le autorità sanitarie nazionali ed europee che stanno attivando misure di prevenzione e contrasto per fronteggiare il rischio che il virus diventi endemico o che altri virus possano essere introdotti nelle nostre aree. Le misure di lotta contro Aedes albopictus attualmente in essere (lotta larvicida, rimozione dei microfocolai, informazione e coinvolgimento dei cittadini) non danno risultati sufficienti in termini di capacità di contenimento delle densità del vettore. Per questo è stato avviato un progetto di ricerca centrato sull'applicazione del metodo dell'autocidio a questa specie. L’attività di ricerca svolta ha avuto come scopo la messa a punto delle metodiche di allevamento massale e di sterilizzazione in grado di permettere la produzione di maschi di qualità sufficiente a garantire una buona fitness nelle condizioni di campo e competitività coi maschi selvatici nella fase di accoppiamento. Le prove condotte possono essere raggruppate sotto tre principali campi di indagine: Prove di allevamento, Prove di Irraggiamento e Prove di Competizione. 1. Prove di allevamento In questo ambito sono state esaminate nuove diete larvali al fine di ottenere una più elevata produttività in termini di pupe con tempi di impupamento e dimensioni delle pupe più omogenei. È stata inoltre valutata la possibile reazione fagostimolante dell’ATP addizionato al pasto di sangue delle femmine adulte con lo scopo di incrementare la produttività di uova prodotte dai ceppi di Ae.albopictus in allevamento. 2. Prove di irraggiamento Attraverso prove di laboratorio sono stati investigati in gabbia gli effetti sterilizzanti di diverse dosi radianti (20 - 85 Gy) sulle pupe maschio di Ae. albopictus per la valutazione dei livelli di sterilità, fertilità e fecondità indotti sulle femmine. Si sono compiute inoltre indagini per valutare eventuali alterazioni dello stato fisiologico dei maschi irraggiati e dei livelli di sterilità indotti su femmine, in funzione dell’età pupale alla quale venivano sottoposti a radiazioni. Analisi degli effetti delle radiazioni sui tempi di rotazione genitale, sulla velocità ed efficacia degli accoppiamenti e sui tempi di sfarfallamento degli adulti sono state condotte su maschi irraggiati a diverse dosi. Infine su femmine di Ae. albopictus si sono realizzate prove in gabbia per lo studio dei tempi di recettività all'accoppiamento. Prove di competizione L'effetto negativo della colonizzazione in condizioni artificiali e l'irraggiamento sono riconosciuti come i fattori principali che incidono sulla competitività dei maschi sterilizzati nei confronti di quelli fertili. Per la verifica della variazione di fitness dovuta a imbreeding ed eterosi, prove di competizione in serra (7,5 x 5 x 2,80 m) sono state realizzate impiegando ceppi allevati in laboratorio, ceppi selvatici raccolti in campo e ceppi ibridi ottenuti incrociando diversi ceppi di laboratorio. RISULTATI 1. Prove di allevamento Sono state confrontate la dieta standard (DS = 2,5 mg/larva Friskies Adult ® + 0,5 mg/larva lievito di birra) e la nuova dieta integrata addizionata di Tetramin ® (DI = DS + 0,2 mg/larva Tetramin ®) per l’alimentazione delle larve in allevamento. Le prove condotte hanno evidenziato una buona risposta nelle percentuali di impupamento e di produttività in termini di pupe per la nuova dieta senza però evidenziare miglioramenti significativi con la DS. Con la dieta integrata si ottiene un impupamento a 7 giorni del 66,6% delle larve allevate (65% con la DS) e il setacciamento a 1400 μm delle pupe ottenute produce in media il 98,3% di maschi nel setacciato (98,5% con la DS). Con la dieta standard la percentuale di maschi ottenuti sulle larve iniziali è pari a 27,2% (20-25% con la DS). Come riportato da Timmermann e Briegel (1999) la dieta delle larve va strutturata con l’obiettivo di garantire un ampio range di elementi nutritivi evitando così il rischio di carenze o sub-carenze che possano influire negativamente sulla produttività dell’allevamento e sulle condizioni di vigore dei maschi. Secondo Reisen (1980, 1982), l’influenza negativa dell’allevamento sulla competitività dei maschi nella fase di accoppiamento potrebbe essere di maggiore peso rispetto all’influenza dell’irraggiamento dei maschi. Infine le prove di laboratorio condotte per la verifica dell’efficacia fagostimolante di ATP nel pasto di sangue offerto alle femmine dell’allevamento non hanno evidenziato differenze significative in nessuno dei parametri considerati tra il campione nutrito con ATP e il testimone. Nella realizzazione di allevamenti massali per la produzione di maschi da irraggiare, si ritiene quindi opportuno mantenere la nuova dieta testata che garantisce una spettro nutritivo più ampio e completo alle larve in allevamento. L’aggiunta di ATP nel pasto di sangue delle femmine adulte non sarà impiegato in quanto troppo costoso e significativamente poco produttivo nel garantire un aumento del numero di uova prodotte. 2. Prove di irraggiamento Oltre alla sopravvivenza e alla sterilità, la scelta dello stadio di sviluppo più conveniente da irraggiare in un programma SIT dipende dalla possibilità di maneggiare in sicurezza grandi quantità di insetti senza danneggiarli durante tutte le fasi che intercorrono tra l’allevamento massale, l’irraggiamento e il lancio in campo. La fase pupale risulta sicuramente più vantaggiosa per il maggior numero di pupe irraggiabili per unità di volume e per il minimo danneggiamento arrecabile all'insetto che viene mantenuto in acqua durante tutte le procedure. La possibilità di lavorare con la minima dose radiante efficace, significa ridurre lo stress provocato inevitabilmente alle pupe maschio, che si manifesta nell’adulto con una ridotta longevità, una diminuita capacità di accoppiamento o di ricerca del partner e attraverso possibili alterazioni comportamentali che possono rendere il maschio inattivo o inefficace una volta introdotto in campo. I risultati ottenuti sottoponendo pupe maschili a irraggiamento a differenti ore dall’impupamento evidenziano come la maturità del campione influisca sia sulla mortalità delle pupe che sull’efficacia sterilizzante dell’irraggiamento. Come riportato anche da Wijeyaratne (1977) le pupe più vecchie mostrano una minore mortalità e una maggiore sensibilità alle radiazioni rispetto a quelle più giovani. In particolare si è osservato come pupe maschili di età superiore 24h fossero maggiormente sensibili all’irraggiamento riportando minore perdita di competitività rispetto alle pupe irraggiate precocemente. La minore dose impiegata per il raggiungimento della sterilità con minimi effetti sulla longevità dei maschi trattati e con livelli di fecondità e fertilità indotti sulle femmine non differenti dal testimone, corrisponde a 40Gy (Cs 137 - 2,3 Gy/min). Analizzando la sopravvivenza dei maschi, si osserva una tendenza all'aumento della mortalità in funzione dell’aumento della dose fornita per tutte le età pupali di irraggiamento testate. Per trattamenti condotti su pupe di età > 30h la longevità dei maschi non risente dell’irraggiamento fino a dosi di 40Gy. La fecondità delle femmine accoppiatesi con maschi irraggiati con dosi superiori a 40Gy mostra una tendenza alla riduzione del numero di uova prodotte con l’aumentare della dose ricevuta dal maschio. L’irraggiamento delle pupe non determina variazioni significative nei tempi di sfarfallamento degli adulti per le diverse dosi radianti fornite e per le differenti età pupali testate in rapporto al testimone. L’irraggiamento influenza al contrario i tempi di rotazione dei genitali esterni dei maschi evidenziando un ritardo proporzionale alla dose ricevuta. Resta da definire sui maschi irraggiati l’effetto combinato dei due effetti sui tempi di sfarfallamento degli adulti anche se appare chiara l’assenza di variazioni significative per la dose di irraggiamento 40Gy scelta come radiazione utile per la sterilizzazione dei maschi da lanciare in campo. Per quanto riguarda l’analisi dei tempi di accoppiamento dei maschi irraggiati si osserva in generale una minore reattività rispetto ai maschi fertili particolarmente marcata nei maschi irraggiati a dosi superiori i 40 Gy. Gli studi condotti sui tempi di accoppiamento delle femmine evidenziano una buona recettività (>80%) all’accoppiamento solo per femmine di età superiore a 42 - 48 h femmine. Prima di tale periodo la femmina realizza accoppiamenti con normale appaiamento dei due sessi ma non riceve il trasferimento degli spermi. 3. Prove di competizione Prove preliminari di competizione in tunnel svolte nel 2006 su ceppi selvatici e di allevamento avevano mostrato risultati di competitività dei maschi sterili (50 Gy) segnati da forte variabilità. Nel 2007 dopo aver condotto analisi per la verifica dei tempi di sfarfallamento, di accoppiamento e di rotazione genitale nei maschi sterilizzati, e di recettività nelle femmine, sono state realizzate nuove prove. In queste prove maschi adulti di Ae. albopictus irraggiati a 40Gy sono stati posizionati in campo, in ambiente naturale ombreggiato ed isolato, all’interno di serre (8x5x2,8 m) insieme a maschi adulti fertili e femmine vergini di Ae. albopictus con rapporto 1:1:1. Le prove preliminari 2006 erano condotte con le medesime condizioni sperimentali del 2007 ad eccezione dei tempi di inserimento delle femmine vergini passati da 1 giorno nel 2006, a 3 giorni nel 2007 dall’immissione dei maschi in tunnel. Sono state effettuate prove testando la competizione tra esemplari provenienti da ceppi di allevamento (cicli di allevamento in gabbia > 15), ceppi selvatici (da materiale raccolto in campo e con cicli di allevamento in gabbia < 5) e ceppi ibridi (ottenuti dall’incrocio di ceppi italiani di diversa provenienza geografica). I risultati ottenuti mostrano indici di competizioni medi accettabili senza evidenziare differenza fra i ceppi impiegati. L’allevamento massale quindi non deprime i ceppi allevati e gli ibridi realizzati non mostrano una vigoria superiore ne rispetto ai ceppi selvatici ne rispetto agli allevati in laboratorio.