Phenotypic and genetic characterization of Culicoides (DIPTERA: CERATOPOGONIDAE) in Portugal and comparison of the effect of pyrethroid insecticides in their control

Autor: Ramilo, David Wilson Russo
Přispěvatelé: Sampaio, Isabel Maria Soares Pereira da Fonseca de, Curdi, Javier Lucientes
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
instacron:RCAAP
CIÊNCIAVITAE
Popis: Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias, especialidade de Sanidade Animal Culicoides genus is of major importance in animal and human health since hematophagous females are vectors of several pathogens, like viruses (Bluetongue, African Horse Sickness and Schmallenberg) and filarial nematodes, among others. As a consequence, female biting midges are responsible for huge economical losses worldwide. A deeper knowledge of Culicoides fauna present in each country and their ecological preferences is required, so different control strategies can be applied efficiently. The present work was based on Culicoides species captures during the National Entomologic Surveillance Program for Bluetongue disease in mainland Portugal and Azores and Madeira archipelagos (2005-2013), using miniature CDC light traps, and in 2015, with OVI traps, in the framework of VectorNet European network. Biting midges were evaluated phenotypically and genetically, showing the variation of Culicoides species in Portuguese territory. Twenty-two Culicoides species were mentioned for the first time in Portugal, including C. dewulfi and C. montanus in mainland Portugal and species of Obsoletus group in the islands of Azores archipelago where they were never reported, as well as a description of Culicoides paradoxalis, a new species for science. Moreover, a detailed study focused the morphology, genetics and ecology of Obsoletus group, showing that the distribution of those species was unequal in mainland Portugal. Plus, a redefinition of the 3rd palpus segment length/width ratio and spermathecae size intervals, aiming Obsoletus group species identification, together with the reference of anatomical aberrations in these species, was performed, allowing the reduction of errors during midges studies. An identification key for all known Portuguese midges was also created. In this thesis, elaboration of risk assessment maps based on the association of some abiotic variables with the occurrence of C. imicola, C. pulicaris, C. punctatus, C. newsteadi and species from Obsoletus group in mainland Portugal were also performed. Finally, evaluation of C. imicola morphological modifications in sensorial organs localized in the 3rd palpus segment, used for host detection, was performed after an assay with pyrethroid insecticides (permethrin and deltamethrin) at different concentrations, showing complete destruction of sensorial organs with probable feeding implications. The results presented in this scientific work contributed to a better knowledge of Culicoides genus in Portugal, being some of them of worldwide relevance. RESUMO - Caracterização fenotípica e genética de Culicoides (DIPTERA: CERATOPOGONIDAE) em Portugal e comparação do efeito de inseticidas piretróides no seu controlo - Os insetos do género Culicoides (Diptera: Ceratopogonidae) possuem uma grande importância em Saúde Animal e Humana, uma vez que as fêmeas hematófagas são vetores de vários agentes patogénicos, como vírus (da Língua Azul, da Peste Equina Africana, da Doença Hemorrágica Epizoótica e de Schmallenberg), filarídeos, entre outros. Consequentemente, as fêmeas do género Culicoides são responsáveis por elevadas perdas económicas a nível mundial. Um conhecimento profundo da fauna de Culicoides presente em cada país é necessário, assim como as suas preferências ecológicas, de modo a que possam ser aplicadas de modo mais eficaz diferentes estratégias de controlo. Uma das doenças que nos últimos anos afetou gravemente os ovinos em Portugal foi a Doença da Língua Azul. O primeiro foco desta doença em Portugal foi reportado em julho de 1956, afetando os animais da região sul do território abaixo do rio Tejo, excluindo a região algarvia, tendo sido causado pelo serótipo 10 (BTV-10). O país foi considerado livre da doença em 1960 depois da aplicação de uma vacina em ovinos. Nesse período de 4 anos, a doença matou mais de 179 mil ovinos. A Peste Equina Africana foi detetada em Portugal em Agosto de 1989 em Castro Marim, tendo-se alastrado pelo Alentejo, ao longo da zona fronteiriça. As medidas de controlo incluiram o estudo entomológico de insetos do género Culicoides, vacinação massiva dos cavalos, burros e mulas, aspersão de inseticidas nas cavalariças e estábulos e divulgação de informação aos proprietários dos animais sobre prevenção. Até ao final de 1989 a doença vitimou 202 cavalos na zona do rio Guadiana, tendo sido Portugal considerado livre da doença em 1992. Após um silêncio epizoótico de 44 anos, a doença da Língua Azul voltou a surgir em território nacional, nas regiões centro-oeste e sul, em novembro de 2004, sendo desta vez causada pelo serótipo BTV-4. EM 2005, foi criado o Programa Entomológico de Vigilância Nacional para a doença da Língua Azul em Portugal Continental e nos arquipélagos dos Açores e da Madeira (DGV/FMV, 2005-2013) com o objetivo de conhecer a distribuição de Culicoides em território português, reportando às autoridades competentes a presença de espécies com capacidade vetorial, por forma a que se pudesse atuar em tempo real e prevenir a dispersão da Língua Azul em caso de um surto da mesma. Em setembro de 2007, o serótipo BTV-1 foi detetado num concelho do Alentejo perto da fronteira com Espanha. Entre setembro e dezembro de 2007, o serótipo 1 (BTV-1) foi assinalado nas regiões do centro e sul de Portugal continental, tendo-se expandido para o norte do território desde 2008 e mostrando uma diferente distribuição quando comparada com a dos serótipos BTV-4 e BTV-10. As campanhas de vacinação contra os serótipos 4 (2005-2008) e 1 (2007-2010) do vírus da doença da Língua Azul, em ovinos e bovinos, contribuíram para o controlo da emergência e dispersão da doença. Em 2013, o serótipo BTV-4 reemergiu no nosso país, tendo sido adotadas medidas de controlo da doença, que passaram pela vacinação obrigatória dos ovinos e facultativa dos bovinos na região do Algarve contra o referido serótipo. A vacinação contra o mesmo serótipo foi permitida na região do Alentejo como medida profilática. Finalmente, em setembro de 2015, e após um silêncio epizoótico de 3 anos, o serótipo 1 foi novamente detetado na região do Alentejo, nos concelhos de Serpa, Moura e Barrancos. Presentemente, o serótipo 1 encontra-se presente em todo o território português enquanto que o BTV-4 encontra-se em circulação apenas na região do Algarve. Durante o Programa Entomológico de Vigilância Nacional para a doença da Língua Azul em Portugal Continental e nos arquipélagos dos Açores e da Madeira (2005-2013), com recurso a armadilhas do tipo CDC, e em 2015 com armadilhas OVI, no âmbito do grupo de trabalho europeu VectorNet, foram realizadas capturas de insetos do género Culicoides que permitiram a realização do presente trabalho. Os insetos capturados foram analisados fenotípica e geneticamente, mostrando a variação das espécies de Culicoides em território português. C. imicola foi a espécie mais capturada, representando 70,92% do total estimado de insetos capturados. Seguidamente, surgiu C. achrayi (10,34%), C. punctatus (9,34%), espécies do grupo Obsoletus (4,93%) e C. newsteadi (1,93%) como as espécies mais capturadas. C. pulicaris, espécie vetor do vírus da Língua Azul, perfez 0,08% do total estimado de insetos capturados (N=4.384.502). A distribuição espacial das espécies de Culicoides em Portugal Continental apresentou padrões diferentes. Assim, enquanto que algumas espécies deste género estavam dispersas por todo o território (e.g., C. achrayi, C. punctatus), outras localizaram-se preferencialmente nas regiões norte e centro (e.g., C. deltus, C. heliophilus), diversas nas regiões centro e sul (e.g., C. nubeculosus, C. sahariensis) e algumas foram capturadas consistentemente em regiões específicas (e.g., C. impunctatus e C. lupicaris). Vinte e duas espécies de Culicoides foram mencionadas pela primeira vez em Portugal: C. alazanicus, C. deltus, C. dewulfi, C. heliophilus, C. jumineri near C. bahrainensis, C. jurensis, C. kingi, C. lupicaris, C. malevillei, C. montanus, C. paolae, C. picturatus, C. remmi, C. riebi, C. santonicus, C. semimaculatus, C. simulator e C. subfagineus em Portugal continental, C. obsoletus, C. scoticus nas ilhas do arquipélago dos Açores onde ainda não tinham sido referidas e C. circumscriptus e C. newsteadi em todas as ilhas do mesmo arquipélago, com exceção das Flores e do Corvo. Para além destas, foi realizada a descrição de uma nova espécie para a ciência, Culicoides paradoxalis. Outro objetivo deste trabalho focou a morfologia, a genética e a ecologia do grupo Obsoletus, mostrando que a distribuição destas espécies é diferente em Portugal continental. Entre as quatro espécies presentes, C. dewulfi foi apenas identificada em três explorações no Norte do território português. As restantes três espécies do grupo Obsoletus encontravam-se presentes em todo o país, sendo C. obsoletus a espécie mais prevalente no Norte, Centro Sul e Sul de Portugal continental, enquanto que C. scoticus foi a espécie mais prevalente na região Centro Norte. Esta espécie foi menos comum que C. obsoletus e C. montanus nas regiões Centro Sul e Sul. Estas três espécies estão bem adaptadas ao território de Portugal Continental, com a exceção da região Centro Sul. A correta identificação de espécies do complexo Obsoletus nem sempre é possível devido às suas elevadas semelhanças morfológicas. Nesse sentido, foi realizado um estudo com base em várias estruturas anatómicas destes insetos, que levaram à redefinição dos intervalos relativos ao rácio comprimento/largura do 3.º segmento do palpo e ao comprimento das espermatecas. Para além disso, a menção de várias aberrações anatómicas nestas espécies (fossetas sensoriais aberrantes, fossetas sensoriais duplas, segmentos do palpo fundidos, segmentos do palpo com alterações morfológicas, número irregular de espermatecas, espécimens com genitália masculina e simultaneamente com espermatecas, comprimento do 3.º artículo do palpo desigual dentro do mesmo exemplar, flagelómeros antenares fundidos e aberrantes) permitirá uma redução nos erros associados ao estudo destes insetos. Uma chave de identificação para todas as espécies de Culicoides presentes em Portugal foi também elaborada durante este estudo que incidiu sobre cerca de 93.100 exemplares deste género. Nesta tese, a produção de mapas de análise de risco baseados na associação de algumas variáveis abióticas climáticas (temperatura média no período mais seco e no período mais húmido) e edáficas (territórios artificializados, áreas agrícolas e agroflorestais, florestas e meios naturais e seminaturais, zonas húmidas e corpos de água) com a ocorrência de C. imicola, C. pulicaris, C. newsteadi, C. punctatus e espécies do grupo Obsoletus em Portugal Continental foi também efetuada. A partir destes mapas observou-se que a probabilidade de capturar C. imicola é maior nas regiões a sul do rio Tejo e na Beira Baixa, enquanto que C. pulicaris ocorre com maior frequência nas regiões do norte de Portugal continental, na linha costeira e em zonas com elevada altitude. A probabilidade de ocorrência de C. newsteadi é semelhante à de C. imicola, embora aquela espécie possa ser capturada em regiões ligeiramente mais a norte que esta última. C. punctatus pode ocorrer com uma probabilidade maior que 50% em qualquer parte de Portugal Continental e em quase todas as estações do ano. As espécies do grupo Obsoletus surgem nas regiões do norte de Portugal continental, estando estas espécies praticamente ausentes na região Centro Sul durante o outono e inverno. A distribuição do grupo Obsoletus é aproximadamente a oposta de C. imicola. Finalmente, a avaliação de modificações morfológicas dos órgãos sensoriais localizados no 3.º segmento do palpo de C. imicola, usados na deteção do hospedeiro, foi realizada através de microscopia eletrónica de varrimento após um ensaio com inseticidas piretróides (permetrina e deltametrina) em diferentes concentrações. Este estudo revelou a completa destruição dos órgãos sensoriais, com uma provável influência na alimentação destes insetos. Tendo em conta o impacto económico associado aos agentes patogénicos que transmitem, aliado à descoberta recente de novos serótipos do vírus da Língua Azul na Europa (BTV-25 e BTV-27), os resultados apresentados neste trabalho científico evidenciam e sustentam a importância do estudo entomológico dos insetos do género Culicoides. This work was partially funded by the Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (CIRAD), Ministère en charge de l’Agriculture (France) and by the convention Cherchuer d’Avenir 2011 from Languedoc-Roussillon region (France).
Databáze: OpenAIRE
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