- sviluppo di metodiche biomolecolari per la cattura e l'eradicazione del gambero rosso della Louisiana Procambarus clarkii (Girard, 1852)
- Piazza, Federica
Subject
- Procambarus clarkii
- Feromoni
- oral delivery
- SMRT
- BIOLOGIA AMBIENTALE
- BIO/05 ZOOLOGIA
Description
- 2013/2014
- L’obiettivo del presente progetto di dottorato consiste nello sviluppo di metodologie innovative per la gestione del Crostaceo Decapode Procambarus clarkii, il gambero rosso della Louisiana. La specie è considerata in gran parte del pianeta come aliena invasiva in quanto è in grado di diffondersi in habitat anche molto diversi da quello d’origine ed è diventata una minaccia per le specie di gamberi locali, con le quali entra in competizione, e provoca danni agli ecosistemi e all’economia. Le vie di introduzione sono gli allevamenti commerciali e la liberazione in natura da parte di acquariofili. La sua diffusione è facilitata dalla notevole capacità di spostamento: P. clarkii riesce a percorrere fino a 3 km in una notte fuori dall’acqua attraverso i campi. In Italia la colonizzazione è stata rapida a causa del degrado degli habitat per la forte antropizzazione e per l’assenza di predatori e di parassiti specifici. Le particolari caratteristiche ecologiche di P. clarkii gli permettono di vivere ovunque, è una specie essenzialmente a strategia r in grado di colonizzare ambienti instabili. Il gambero rosso raggiunge molto rapidamente la maturità sessuale ed è caratterizzato da una riproduzione annuale multipla (fino a 4 volte a seconda della temperatura dell’acqua). L’elevata resistenza agli stress ambientali consente alla specie di vivere in un ampio range di temperature, di sopportare basse concentrazioni di ossigeno, elevata salinità e anche la presenza di inquinanti. Ha abitudini alimentari generaliste, nutrendosi di macroinvertebrati, pesci, anfibi; inoltre ha un’intensa attività erbivora che causa una drastica riduzione della massa delle macrofite che determina un forte impatto sulla biodiversità degli ecosistemi. È inoltre portatore sano della peste del gambero, dovuta al fungo Aphanomyces astaci, letale per tutte le specie locali. Le tecniche che sono state messe a punto durante il dottorato di ricerca sono: 1. l'utilizzo di esche a feromoni per il trappolaggio specie-specifico; 2. la sterilizzazione degli individui, con esche contenenti l’ormone gonado inibitorio (GIH); 3. la tecnica del rilascio di maschi sterili (SMRT). La prima metodologia si basa sui feromoni, sostanze chimiche prodotte dalle ghiandole a rosetta associate alla vescica urinaria nei Decapodi. In P. clarkii i feromoni sono rilasciati dalle femmine sessualmente mature per attrarre i maschi ricettivi e sono liberati attraverso l’urina. È stata prodotta una libreria in phage-display, una collezione di piccole proteine che sono fuse alle proteine fagiche, partendo dai tessuti della zona del nefroporo, delle ghiandole a rosetta, e dal rene (ghiandola verde) di femmine in periodo riproduttivo. La libreria è stata poi selezionata su antennule di maschi sessulamente attivi, sede dei recettori per i feromoni, per isolare molecole ad attività feromonale. Le selezioni sono state testate con esperimenti comportamentali di attrattività e una è risultata attrattiva nei confronti di maschi di P. clarkii. Con questa selezione sono state allestite le esche, costituite da una piastra petri forata contenente una matrice di alginato che ingloba le molecole della selezione. La validazione del sistema è stata eseguita attraverso prove in campo, presso il canale del Brancoletto, dove sono state posizionate nasse vuote, nasse con la nostra esca e nasse con una scatoletta di cibo per gatti. Con le prove è stata confermata l'attività attrattiva e la specie specificità dell’esca prodotta che cattura quasi esclusivamente esemplari di P. clarkii al contrario delle esche trofiche. La seconda tecnica prevede l’utilizzo dell’ormone gonado inibitorio, che inibisce la vitellogenesi nelle femmine e lo sviluppo dei testicoli nei maschi. L’ormone è prodotto dal complesso organo X-ghiandola del seno all’interno dei peduncoli oculari. L’obiettivo è stato quello di individuare un sistema per veicolare, attraverso il cibo (oral delivery), il GIH in modo da sterilizzare gli animali direttamente in natura semplicemente con la distribuzione di esche ormonali. La validazione dell'efficacia dell'oral delivery è stata effettuata con insulina umana e con l’ormone iperglicemizzante dei Crostacei (cHH) attraverso l’utilizzo di capsule ovvero palline di alginato, in cui è stato inglobato l’ormone mescolato a mangime per renderlo appetibile. Il rilevamento di insulina umana nell'emolinfa degli animali trattati dopo alcune ore dalla somministrazione ha dimostrato l'efficacia di questa formulazione. Gli esperimenti seguenti con il cHH non hanno dato i risultati sperati ed è stato deciso di sperimentare una tecnica differente che si basa sulla produzione di capsule mediante una microemulsione in cui il cHH è incluso in microgocce d’olio, a loro volta incluse in una matrice di alginato e chitosano. Questo sistema ha permesso di rilevare una differenza altamente significativa tra la glicemia degli animali trattati rispetto a quella degli animali di controllo. Viene così dimostrato l'assorbimento di dosi bioattive di ormoni peptidici attraverso il canale digerente utilizzando questa formulazione. La terza metodologia consiste nella sterilizzazione dei maschi e nel loro successivo rilascio in natura in modo che possano competere per l’accoppiamento con i maschi non trattati. Questa tecnica è già stata utilizzata per il controllo degli Insetti invasivi e i nostri dati confermano la possibilità di usarla anche per i Crostacei Decapodi. Sono stati analizati i danni del tessuto testicolare a differenti dosaggi di irradiazioni ionizzanti. Le radiazioni provocano ai vari dosaggi consistenti danni agli stadi precoci della spermatogenesi come dimostrato dalle differenze significative nel diametro medio degli acini analizzati in sezioni semifini a 10 e 30 giorni dal trattamento. L’analisi ultratsrutturale ha confermato la presenza di danni cellulari, in tutto il lobo testicolare ai vari dosaggi. Le radiazioni inducono danni permanenti e impediscono un regolare sviluppo dei testicoli, dimostrando di essere una tecnica eccellente per la sterilizzazione dei maschi di P. clarkii. I nostri dati individuano la dose di 40 Gy come il migliore compromesso tra i danni causati ai testicoli e i danni all’animale, in quanto i maschi irradiati non subiscono alterazioni significative nel comportamento riproduttivo. Tutte le tecniche innovative sviluppate durante il dottorato di ricerca hanno dato risultati estremamente interessanti evidenziando numerosi vantaggi nel loro utilizzo rispetto alle tecniche tradizionali. L’utilizzo delle esche a feromoni garantisce un minimo impatto sulla flora/fauna locale, dovuto solo al posizionamento delle trappole, e una gestione semplificata del trappolaggio intensivo in quanto non è richiesta una cernita degli animali presenti nella nassa. Il metodo autocida con le esche ormonali, per la sterilizzazione degli animali in natura, presenta numerosi vantaggi: il rilascio delle esche prima della stagione riproduttiva non richiede personale specializzato; il GIH è specie-specifico e non dovrebbe agire sul metabolismo di specie non bersaglio e, sebbene l'assorbimento non ha un’efficienza elevata, bastano dosi circolanti minime dell'ormone per esplicare la sua attività biologica. Infine la tecnica SMRT, nonostante la notevole variabilità del livello di sterilizzazione degli animali ad un certo dosaggio, costituisce, ad oggi, il metodo di controllo della diffusione del gambero rosso meno impegnativa sia dal punto di vista economico che gestionale in quanto la sterilizzazione e il rilascio dei maschi trattati possono essere eseguiti, in un solo giorno, con cadenza annuale. Ulteriori approfondimenti sono necessari per valutare l’applicabilità di queste tecniche per il controllo di popolazioni naturali, ma esse costituiscono senza dubbio una svolta significativa nelle ricerche del settore in quanto potrebbero garantire un drastico abbassamento dei costi nella gestione integrata delle popolazioni di P. clarkii.
- XXVII Ciclo
- 1983
Date
- 2015-04-01T10:11:20Z
- 2015-04-01T10:11:20Z
- 2015-03-27
Type
- Doctoral Thesis
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:units-13704