Differences in optical properties of males and females pupae of Anastrepha fraterculus (Diptera: Tephritidae)

Abstract

One alternative to pesticide-based control of important fruit fly (Tephritidae) species is the sterile insect technique (SIT). SIT is based on mass releases of sterile males (subjected to radiation) to control a given pest population. For several important species such as Rhagoletis pomonella, Bractocera oleae and Anastrepha fraterculus, a technical challenge is to differentiate males from females in the pupal stage. Although for some spe- cies sterile females are released in the field, it is not desirable to release females from Anastrepha spp. as puncture damage may occur. Therefore, we investigated hyperspectral and RGB imaging to classify the sex in A. fraterculus pupae. We aimed to discriminate, through the description of RGB spectra and hyperespectral profiles, males and females in different stages of pupal development. Images of pupae of different degree-day (DD) development times were obtained. The hyperspectral profiles pupae of 288, 345 and 403 DD showed differences, indicating that pupal hue is altered throughout the development. In the NIR spectrum (800 to 1,700 nm), a higher reflectance between 1,100 and 1,400 nm was observed. In these bands differences in the spatial standard deviation of reflectance between males and females occur. As for the RGB images we observed differences in radiometric variation angle from the top to the basal part of the pupae. For females the radiometric variation angle was greater (26°) than for the males (15°). Thus, it is possible to determine discriminatory characteristics using the spectral profiles, imaging techniques and data anal- ysis to discriminate the sexes.

Una alternativa al uso de inseticidas sintéticos en el control de especies importantes de moscas de la fruta (Tephritidae) es la técnica del insecto estéril (TIE). La TIE se basa en liberaciones masivas de machos estériles (sometidos a radiación) para controlar una población de plagas. Para especies de importancia como Rhagoletis pomonella, Bractocera oleae y Anastrepha fraterculus, es un desafio diferenciar los machos de las hembras en el estadio pupal. Aunque para algunas especies se liberan hembras estériles en campo, esto no es deseable en Anastrepha spp., ya que puede ocasionar daño por punción. Por lo tanto, hemos investigado imágenes hiperespectrales y RGB para classificar el sexo en pupas de A. fraterculus. Nuestro objetivo fue discriminar, a través de la descripción de espectros RGB y de perfiles hiperespectrales, machos y hembras en diferentes estadios de desarrollo pupal. Se obtuvieron imágenes de pupas de diferentes tiempos de desarrollo de grados-día (GD). Los perfiles hiperespectrales de las pupas de 288, 345 y 403 GD mostraron diferencias, indicando que el tono de la pupa se altera durante el desarrollo. En el espectro NIR (800 a 1.700 nm) se observó una mayor reflectancia entre 1.100 y 1.400 nm. En estas bandas ocurren diferencias en la desviación estándar de la reflectancia entre machos y hembras. En las imágenes RGB se observaron diferencias en el ángulo de variación radiométrica, desde la parte superior hasta la parte basal de las pupas. Para las hembras, el ángulo de variación radiométrica fue mayor (26°) que para los machos (15°). Por lo tanto, es posible determinar características discriminantes utilizando los perfiles espectrales, técnicas de imagen y análisis de datos para separar los sexos.