Stable Isotope Markers Differentiate between Mass-Reared and Wild Lepidoptera in Sterile Insect Technique Programs

Abstract

In this study we identified a number of moth (Lepidoptera) species that are potential targets for the sterile insect technique (SIT), and we assessed the feasibility of using stable isotope signatures as markers to distinguish mass-reared from wild moth species. Large natural differences in the isotopic signatures of commercially available sugars render them novel markers for mass-reared insects. Sugar beet (Beta vulgaris L.; Caryophyllales: Amaranthaceae), a C3 plant, has a stable isotopic signature (a measure of the ratio of the stable isotopes 13C:12C) of around −27‰ relative to Vienna Pee Dee Belemnite (VPDB; the international C isotope standard for the stable isotopes, 13C and 12C), and sugarcane (Saccharum spp.; Poales: Poaceae), a C4 plant, has an isotopic signature of around −11‰. Thus by means of such a distinct isotope ratio in the sugar in the diet, mass-reared insects can be easily distinguished from wild insects with a high degree of certainty. It was shown that the method could be extended using a multiple isotope approach, with 15N or a full suite of C, N, S and O isotopes. Intrinsic isotope marking of mass-reared moths proved to be an accurate means of distinguishing wild from mass-reared populations, based on isotopic differences between the wild host plant species and the diets used in mass-rearing, which where possible, had been manipulated to contain the isotopically divergent sugar type. This intrinsic labeling using stable isotopes could be useful in the assessment of the quality of mass-reared moths, because a stable isotope is a marker that does not affect the insect in any detrimental manner. ResumenEn este estudio se identificaron una serie de especies de polillas (Lepidoptera) como objetivos potenciales para la tecnica del insecto esteril (TIE), y se evaluo la viabilidad del uso de firmas isotopicas estables como marcadores para distinguir especies de polillas salvajes de las polillas criadas en masa. Las diferencias naturales mayores en las firmas isotopicas de los azucares comerciales disponibles los hacen nuevos marcadores para los insectos criados en masa. La remolacha azucarera (Beta vulgaris L .; Caryophyllales: Amaranthaceae), una planta C3, tiene una firma isotopica estable (una medida de la proporcion de los isotopos estables: 13C:12C) de alrededor de −27 ‰ relativa a Viena Pee Dee Belemnite (VPDB; el estandar internacional para el isotopo C de los isotopos estables, 13C y 12C), y la cana de azucar (Saccharum spp .; Poales: Poaceae), una planta C4, que tiene una firma isotopica de alrededor de −11 ‰. Por lo tanto, por medio de esta relacion de isotopos distinta en el azucar en la dieta, los insectos criados en masa se pueden distinguir facilmente de los insectos salvajes con un alto grado de certeza. Se demostro que el metodo podria ampliarse mediante un enfoque multiple de isotopos, con 15N o un grupo completo de isotopos C, N, S y O. El marcado de los isotopos intrinsecos de las polillas criadas en masa demostro ser un medio preciso para distinguir entre las poblaciones salvajes y las poblaciones criadas en masa, basado en las diferencias isotopicas entre las especies de plantas hospederas silvestres y de las dietas usadas en la cria en masa, que cuando sea posible, habian sido manipuladas para contener el tipo de azucar isotopicamente divergente. Este marcador intrinseco utilizando isotopos estables podria ser util en la evaluacion de la calidad de las polillas criadas en masa, porque un isotopo estable es un marcador que no afecta el insecto de cualquier manera perjudicial. View this article in BioOne