Biologia, diffusione e comportamento della cimice Asiatica Halyomorpha halys

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1 Biologia, diffusione e comportamento della cimice Asiatica Halyomorpha halys Lara Maistrello Dipartimento di Scienze della Vita Centro BIOGEST-SITEIA

2 Halyomorpha halys (Heteroptera, Pentatomidae) Brown Marmorated Stink Bug (BMSB) Maschio Femmina Foto S. Bortolini

3 Foto S. Bortolini H. halys - stadi giovanili 2 stadio Foto S. Bortolini Ovatura e 1 stadio 4 stadio Forma del capo, spine ai lati di capo e pronoto Foto S. Bortolini Foto G.Vaccari

4 H. halys Accoppiamento & stadi di sviluppo Elevata promiscuità Elevato n accoppiamenti Foto S. Bortolini N5 Adulto Ovatura N4 N3 N2 N1

5 Calli con macchie avorio distinte H. halys ASIATICA Rettangolare 2 bande chiare Antenne 3 bande chiare Forma dell apice del capo Raphigaster nebulosa INDIGENA Triangolare Marmorizzazione su pronoto e scutello Marmor. uniforme Parte membranosa delle emielitre Foto M. Po Venature marcate di scuro Piccole chiazze scure Foto M. Bisanti

6 Spina dall addome, rivolta verso il rostro Zampe non striate di scuro R. nebulosa INDIGENA Spina assente Zampe striate di scuro H. halys ASIATICA Foto: L. Mola

7 Halyomorpha halys o no??? Dolycoris baccharum Raphigaster nebulosa Nezara viridula Foto P.G. Grassi Arma custos Foto G.P. Perrella Nezara viridula Foto L. Ansaloni Nezara viridula Foto R. Castaldi Foto L.Camanzi Foto M. Gardinali

8 Da NON CONFONDERE!!! H. halys ASIATICA Arma custos INDIGENA Margini appuntiti ai lati del pronoto Chiavi riconoscimento H. halys nel mondo Dimensioni più ridotte Foto: Franco Z. - Naturamediterraneo PREDATORE di uova e stadi giovanili di diversi insetti, inclusi diversi fitofagi: un potenziale antagonista naturale Supplementary material 2: H. halys identification keys Tables Supplementary material 3: H. halys identification keys Figures

9 Halyomorpha o Brown Marmorated Stink Bug Scopus, 27/03/2019 N Tot articoli= 288 N Tot citazioni= 4079 Un insetto "TRENDY" LARA MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

10 2010: Annus horribilis per la frutticoltura negli stati del Mid-Atlantic U.S.A. Da allora, in diversi stati U.S.A. H. halys è il FITOFAGO CHIAVE dei frutteti

11 2009 Before BMSB 2013 with BMSB Mating disruption against codling moth and Oriental fruit moth Im. As. Del. Alt. PC PC/RAA LR/CM CM/LR As. As. Im. As. Ln. Ln. Ac. Ln. Bl. Ac. W. Bl. Br. Sc. Sc. Del. Del. Ln. Del. Ln. Alt. Alt. PC PC BMSB LR/CM /BMSB BMSB CM/ BMSB BMSB = BMSB - N1 Complete spray U.S.A. PENNSYLVANIA - MELO TRATTAMENTI INSETTICIDI DURANTE LA STAGIONE Conseguenze dei trattamenti intensivi contro H. halys: La lotta integrata non esiste più! Gravi conseguenze sugli ecosistemi: Falcidia di antagonisti naturali che mantenevano basse le popolazioni di altri infestanti (afidi e cocciniglie), col risultato che questi ultimi stanno tornando ad essere dannosi Aprile Mag Pesanti Giu conseguenze Lug sugli Ago impollinatori Set Insecticides: Im. phosmet; As. acetamiprid; In. methoxyfenozide; Ln. methomyl; Del spinetoram; Alt. rynaxypyr; Sc. dinotefuran; Bl. clothianidin; Dn.- fenpropathrin; Ac.- thiametoxam; W. lambda cyhalothrin; Br - bifenthrin 4 insecticide appl. 4 active ing. 13 insecticide appl. 8 active ing. Courtesy of Greg Krawczyk Penn State Fruit, Research & Extension

12 H. halys nel mondo Leskey & Nielsen., Annu. Rev. Entomol : CHILE Santiago 2016 AREE in cui è INTRODOTTA AREE in cui è NATIVA MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

13 Modelli idoneità climatica (CLIMEX) MAISTRELLO et al. - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

14 Modelli idoneità climatica (CLIMEX) MAISTRELLO et al. - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

15 Modelli idoneità climatica (CLIMEX) Maistrello - BMSB biology, monitoring, biocontrol, innovative management

16 HALYOMORPHA HALYS IN EUROPA nel km FRANCIA Strasburgo Callot & Brua, 2013 primi dati 2012 SVIZZERA Haye et al, 2015 primi dati Zurigo 2004 Foto P. Dioli ITALIA Maistrello et al primo dato ufficiale: Magreta (MO) 13-IX-2012 In Aprile 2013 H. halys era inserita nella EPPO-ALERT LIST H. halys in EUROPA Febbraio 2019 DATA SOURCE: - Claerebout et al Bull. Royal Belgian Inst. Nat. Sci. in press - Maistrello et al Bioscience. 68: BUGMAP APP (FEM) Feb Roca-Cusachs et al Bull. Inst. Cat. Hist. Nat. 68 (12): De Michele & Grozea Res. J. of Agric. Sci. 50: Vetek et al Entomol. Generalis. 38: Çerçi & Koçak Acta Biol. Tur. 30: Sapina & Jelaska Bulletin OEPP/EPPO Bull. 48: Musolin et al Arthropod-Plant Interactions. 12: GRECIA Atene Milonas & Partsinevelos, 2014 primi dati 2011

17 In natura gli adulti svernano in aree asciutte e protette, rifugiandosi in microhabitat nascosti (fessure, interstizi) in cima ad alberi eretti con corteccia spessa, in particolare Quercus spp e Robinia spp Svernamento in STRUTTURE COSTRUITE DALL'UOMO: Case, magazzini, capannoni, containers, veicoli, packaging, valige, vestiti... LARA MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

18 CONSEGUENZE dello svernamento in massa in strutture costruite dall'uomo: 1) UN FASTIDIO URBANO... 2)...un'opportunità unica per seguirne la diffusione in tempo reale 3)...L'AUTOSTOPPISTA PERFETTO La tendenza a nascondersi in microhabitat facilita la diffusione tramite l uomo, le merci, i bagagli

19 H. HALYS in ITALIA:

20 H. HALYS indagine BIOSCIENCE (2018), 68:

21 Modelli spazio-temporali dell'invasione di H. halys Il transetto è stato discretizzato in cellule regolari (unità spaziali) di 2 x 2 km É stato utilizzato un modello di occupazione delle celle per descrivere le dinamiche di diffusione (all'interno di ciascun anno e tra anni) É emersa una dispersione stratificata: continua (breve distanza) e mediata dall'uomo (grandi distanze) La modalità di crescita è ESPONENZIALE Stima probabile anno di inizio dell'invasione: 2009 Aumento della diffusione in autunno L'analisi dei dati sull'abbondanza indica che le popolazioni di H. halys possono raggiungere livelli potenzialmente dannosi per le colture in un tempo molto breve BIOSCIENCE (2018), 68: Esemplare rinvenuto a Genova nel 2007

22 Analisi genetiche e rotte di invasione Cesari et al., BIOL. INV. 20: Estrazione di DNA totale 1175 pb totali da 236 esemplari raccolti in Italia, Romania e Grecia Confronto con 1035 esemplari da Asia, Nord America, Europa e individui intercettati in Nuova Zelanda In Italia (13 aplotipi) vi è la maggiore biodiversità al di fuori dell areale d origine Invasioni multiple ancora in corso, principalmente dall Asia (>> Cina, Korea, Giappone), e dalla diffusione da altre nazioni europee (Svizzera Francia) Popolazioni differenti con caratteristiche biologiche diverse (es. riproduzione, risposta agli insetticidi, risposta a semiochimici) Creazione di nuove combinazioni genetiche

23 2016 PROGETTO CONGIUNTO USA-EU SU EFFICACIA TRAPPOLE: RISULTATI MAISTRELLO et al. - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it Catture qualitativamente simili tra i siti UE e USA Per gli adulti si riscontra l effetto sinergico del mix Murgantiol + MDT Elevata biodiversità in UE rispetto USA L attrazione per le esche feromonali è indipendente dall aplotipo

24 EFFETTI COLLATERALI della cimice Asiatica sul COMMERCIO INTERNAZIONALE In Nuova Zelanda e Australia le intercettazioni di H. halys nelle merci dall'europa (soprattutto Italia) sono aumentate notevolmente Nel 2017, 2018, 2019 delegazioni di autorità governative "Biosecurity" di NZ & AU visitano i paesi EU per controllare porti e magazzini di stoccaggio merci Da metà gennaio 2018 sia NZ che AU hanno deciso di imporre trattamenti obbligatori sulle merci provenienti da tutti i paesi europei in cui è presente la cimice asiatica CONSEGUENZE per gli ESPORTATORI EUROPEI Incremento dei costi per effettuare i trattamenti obbligatori (calore, fumigazioni) Rifiuto di attracco e scarico merci per cargo, turnarounds Ritardi nella consegna delle merci

25 2018: rinvenimenti di cimice Asiatica in AU e NZ MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

26 UNIMORE & C. Una task force per la gestione sostenibile di H. halys Seguire la diffusione Studiare la genetica Elaborare modelli su modalità di diffusione spazio-temporale Monitoraggio in campo Indagini sul ciclo biologico Verificare le potenzialità degli antagonisti autoctoni Individuare stimoli attrattivi/repellenti L Informatore Agrario : Attività per la gestione integrata Individuare metodi di monitoraggio affidabili Sviluppo di innovativi sistemi di cattura Testare in campo metodologie a basso impatto ambientale: - reti multifunzionali / gestione del perimetro - strategie basate sull ecologia e il comportamento Sviluppo di modelli previsionali

27 Halyomorpha halys: una specie invasiva di grande successo e difficile gestione TIPO DI DANNO RANGE PIANTE OSPITI COMPORTAMENTO BIOLOGIA - ECOLOGIA

28 Halyomorpha halys Rostro II stadio Adulti Foto G.Vaccari Foto S. Caruso Foto R. Guidetti Foto S. Bortolini Foto R. Guidetti

29 H. halys danni su pero danni da deiezioni danni da punture precoci danni da punture tardive (post-raccolta) Photos G. Vaccari, R. Nannini, S. Caruso, G Aldrovandi

30 H. halys danni su pesche/nettarine Photo G. Vaccari, E. Costi, L. Maistrello

31 H. halys danni su kiwi, mele, olive

32 H. halys - danni su MAIS

33 Peperone H. halys danni su solanacee Pomodoro Photos T. Kuhar

34 H. halys - Danni su soia

35 H. HALYS fitofago chiave del nocciolo Nel 2016 in Georgia ha causato danni per 60 mln USD Nel 2017 in Piemonte fino al 90% del raccolto è andato perduto (8-20% nel 2016)

36 H. HALYS VITE & VINO (1): Presenze su vite ed effetti su produzione: poco rilevanti rispetto ad altre colture Su vino: negli USA introduzione di 3 cimici vive/grappolo provoca effetti negativi su Pinot noir, non su vini bianchi Prove su Lambrusco in Emilia: introduzione 3 cimici morte/grappolo non particolarmente negativo LARA MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

37 H. halys piante spontanee come aree rifugio Photo F. Luthi-Barbieri Photo S. Caruso Photo S. Caruso Photo S. Caruso Photo F. Luthi-Barbieri Photo S. Caruso

38 H. halys Range piante ospiti > 300 specie tra cui piante coltivate, ornamentali, spontanee

39 Bull. Entomol. Res : H. halys Mobilità di adulti e stadi giovanili Adulti: volano 2 km/giorno, max distanza 116km/giorno, fino a 26 m altezza Stadi giovanili: camminano 20 m/giorno

40 H. halys, frutteti e vigneti in Emilia Romagna TOT= ha 25% produzione italiana di frutta frutta esportata per 446 milioni

41 Monitoraggio in campo in E-R Scopo: verificare abbondanza, stagionalità e impatto di H.halys ed altri Eterotteri Periodo aprile-inizio ottobre aziende, monitoraggi settimanali Pereti e altre realtà agricole Centro frutteto Bordo frutteto Siepe Aree erbose

42 Monitoraggio in E-R H. halys nel 2014 specie più abbondante tra gli eterotteri (38%) Prevale nelle siepi e a bordo frutteto, quasi assente in aree erbose Nel 2015 danni >50% in metà delle aziende, fino al 96% in alcuni casi A pochi anni dalla sua scoperta, H. halys è già fitofago chiave lungo tutto il ciclo colturale per i frutteti, causando gravi danni soprattutto nelle bordure J. Pest Sci (4):

43 H. halys Comportamento in campo Maggiore prevalenza e danni ai bordi dei campi coltivati (effetto bordo) J. Pest Sci (4): Applicazione in campo "IPM-CPR" per campi coltivati > 3 ha Caruso S., Vaccari G., Zanetti G., Maistrello L.

44 Halyomorpha halys: una specie invasiva di grande successo e difficile gestione TIPO DI DANNO Soprattutto su frutti e semi Elevati danni al raccolto = PRODOTTI NON COMMERCIABILI Danni post-raccolta, effetti su qualità prodotti trasformati? RANGE PIANTE OSPITI COMPORTAMENTO Assai ampio: > 300 specie tra cui: piante coltivate, spontanee, ornamentali Elevata mobilità di adulti e giovani Preferenza per parti alte della chioma "Effetto bordura" = GESTIONE DIFFICILE

45 DISCIPLINARI PRODUZIONE INTEGRATA in EMILIA ROMAGNA - PERO UNIMORE & CONSORZIO FITOSANITARIO DI MODENA 2014 GRUPPO CHIMICO SOSTANZE ATTIVE MAX N Trattamenti autorizzati Fosfo-organici Clorpirifos methyl (max 1) Clorpirifos (max 1) Fosmet (max 2) 4 Neonicotinoidi Acetamiprid (max 2) 1 TOTALE 5 PRIMA di H. halys 2018 Fosfo-organici Clorpirifos methyl (max 2) Clorpirifos (max 1) Fosmet ( max 2) 4 Neonicotinoidi Acetamiprid (max 2) 1 Piretroidi Tau-fluvalinate Deltametrina Etophenprox TOTALE 9 DOPO H. halys

46 Biologia di H. halys in Svizzera ed Emilia Romagna Photos S. Bortolini, E. Costi, G. Vaccari E. Costi, E. Di Bella, T. Haye, L. Maistrello

47 Halyomorpha halys parametri biologici in Svizzera Tempo di sviluppo In campo: uovo-adulto gg In condizioni controllate: 15 C - nessuno sviluppo 20 C - 75,8 gg 25 C - 42,3 gg 30 C - 33,2 gg > 35 C- nessuno sviluppo Confronti parametri biologici H. halys SVIZZERA ITALIA dati 2015 N. generazioni 1-2 ( ) 2 Mortalità svernamento (%) Cimici riproduttive (%) N uova/femmina Mortalità totale (%) 86.7 R Svernate: 285 I generazione: Svernate: I generazione: Svernate: I gener: 5.44 Halyomorpha halys parametri biologici in Italia

48 H. halys CICLO in Emilia Romagna DUE GENERAZIONI SOVRAPPOSTE/ANNO Tempi di sviluppo, fertilità e mortalità sono strettamente associati allecondizioni climatiche INIZIO ovideposizioni temperatura > 21 C Massimo picco di uscita da svernamento temperatura > 13 C

49 Integrazione life-table/monitoraggio in campo La possibilità di integrare dati dai due approcci ("Life table" e trappole in campo) ha consentito di evidenziare alcuni aspetti sulla biologia di H. halys: 2 generazioni complete, sovrapposte, con compresenza dei diversi stadi di sviluppo importanza delle condizioni climatiche sulle tempistiche di ovideposizione e sviluppo il picco delle uscite dallo svernamento è tra aprile e metà maggio inizio ovideposizioni verso metà maggio; progressivo calo a partire da fine agosto generazione svernante: mortalità tra uscita svernamento e inizio riproduzione e progressivamente fino a inizio agosto durata massima di vita: circa un anno per la generazione svernante, gg per quella estiva individui svernanti: soprattutto adulti della II generazione, possibilità che vi siano anche adulti della I generazione

50 Indagini sulla biologia - Utilità e scopo IMMEDIATA UTILITÀ PRATICA PER I TECNICI IN CAMPO Ogni anno dal 2015, le date e i numeri delle cimici che fuoriescono dallo svernamento, quelle di inizio deposizione per entrambe le generazioni, tempi di sviluppo e mortalità venogono comunicate settimanalmente al SERVIZIO FITOSANITARIO EMILIA ROMAGNA e diffuse ai tecnici e agricoltori USO della serie storica di dati biologici per L ELABORAZIONE DI MODELLI PREVISIONALI (fenologici e di dinamica di popolazioni) Alcuni modelli sono stati sviluppati ma non sono previsionali e quindi di scarsa utilità pratica in campo LARA MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

51 H. halys: Identificazione dei segnali vibrazionali usati durante il corteggiamento Physiol. Entomol , FS-2 signal LARA MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

52 ed efficacia del segnale femminile in playback in diversi contesti J. Pest Sci (4): LARA MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

53 Utilizzo di stimoli diversi per lo sviluppo di innovativi sistemi di cattura Laser vibrometer Mini- Shaker Attractive female signal VIBRAZIONI LUCI SEMIOCHIMICI TRAPPOLA MULTI-MODALE LARA MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

54 H. halys - Prototipo di trappola vibrazionale Catture/Trappola al giorno males females nymphs 2 trappole Ciascuna 3 giorni: Agosto Settembre 2017 Vibrotrap AgBio Pyramid Sticky traps (Trecè) Grande efficacia nella cattura dei maschi Bassa efficacia verso femmine e ninfe ma: 1) La vibrazione è un segnale sessuale attrattivo nei confronti dei maschi 2) Non è noto l effetto di un segnale femminile su altre femmine 3) La trappola uccide con shock elettrico (1 scossa /min) LARA MAISTRELLO - Dip. Scienze Vita - UNIMORE- lara.maistrello@unimore.it

55 Halyomorpha halys: una specie invasiva di grande successo e difficile gestione Elevato potenziale riproduttivo in condizioni climatiche favorevoli, 2 generazioni sovrapposte al Sud Europa BIOLOGIA & ECOLOGIA Cambiamento climatico: 2 generazioni anche in Centro Europa Tendenza a divenire rapidamente la specie predominante negli ecosistemi di arrivo Elevata promiscuità Corteggiamento con vibrazioni del substrato ANTAGONISTI NATURALI? Prospettive applicative

56 La rivincita delle piante su H. halys GRAZIE PER L ATTENZIONE! Dipartimento di Scienze della Vita Centro BIOGEST-SITEIA lara.maistrello@unimore.it Parte delle ricerche rientra nel progetto Strumenti e protocolli innovativi per il monitoraggio ed il controllo sostenibile della cimice aliena Halyomorpha halys, nuova minaccia fitosanitaria, e di altri eterotteri dannosi alle colture frutticole del territorio modenese Parte delle ricerche è stata finanziata dalla Regione Emilia Romagna nell ambito del PSR Op GO PEI-Agri - FA 4B, Pr. HALYS, con il coordinamento del CRPV