Ecological characterization of the tree hole habitats of Culicoides species (Diptera: Ceratopogonidae) and the potential vertical transmission of orbiviruses in these insects in southeastern Louisiana

तकनीकी सारांश: दक्षिण-पूर्वी लुइसियाना में Culicoides प्रजातियों के वृक्ष छिद्र आवासों का पारिस्थितिक लक्षण वर्णन और ऑर्बीवायरस (Orbiviruses) का संभावित ऊर्ध्वाधर संचरण

समस्या विवरण
Culicoides प्रजातियां (काटने वाले मिज/मच्छर) एपिज़ूटिक हेमोरेजिक डिजीज वायरस (EHDV) और ब्लू टंग वायरस (BTV) के वाहक हैं, जो संयुक्त राज्य अमेरिका में जुगाली करने वाले पशु कृषि में महत्वपूर्ण आर्थिक नुकसान का कारण बनते हैं। जबकि C. sonorensis और C. insignis जैसे वाहकों का कृत्रिम अपशिष्ट जल और प्राकृतिक जल निकायों में अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, "वृक्ष छिद्र" (tree hole) प्रजातियों की पारिस्थितिकी अभी भी कम समझ में आती है। ये पेड़ों पर रहने वाले मिज, जिनमें C. debilipalpis जैसी संभावित वाहक प्रजातियां शामिल हैं, उन गुहाओं में रहते हैं जहाँ लार्वा सूक्ष्मजीवों और अपघटित पदार्थों (detritus) पर भोजन करते हैं। इसके अलावा, दक्षिण-पूर्वी अमेरिका में प्रतिकूल मौसम (जैसे, सर्दियों) के दौरान EHDV/BTV के बने रहने के तंत्र स्पष्ट नहीं हैं। हालांकि क्षैतिज संचरण (horizontal transmission) स्थापित है, लेकिन वृक्ष छिद्र प्रजातियों में ऊर्ध्वाधर संचरण (vertical transmission - संक्रमित मादा से संतान में) की क्षमता को फील्ड में अनुभवजन्य रूप से सत्यापित नहीं किया गया है, हालांकि अन्य प्रजातियों के प्रयोगशाला अध्ययनों और सीमित फील्ड डेटा से ऐसे सुझाव मिलते हैं।

कार्यप्रणाली
यह अध्ययन मार्च से सितंबर 2024 तक ईस्ट फेलिसियाना पैरिश, लुइसियाना में बॉब आर. जोन्स आइडलवाइल्ड रिसर्च स्टेशन पर आयोजित किया गया था। शोधकर्ताओं ने मैनुअल और ड्रोन-सहायता प्राप्त विधियों का उपयोग करके 10 वृक्ष प्रजातियों के 33 वृक्ष छिद्रों का सर्वेक्षण किया। प्रत्येक आवास के लिए, भौतिक और पर्यावरणीय मापदंडों को दर्ज किया गया था, जिसमें शामिल थे:

• स्थिर जल की उपस्थिति (गीला बनाम सूखा)।
• काई (moss) की उपस्थिति।
• वृक्ष प्रजाति की पहचान।
• वृक्ष छिद्र की दिशा (तने के सापेक्ष)।
• वृक्ष छिद्र का अभिविन्यास (क्षैतिज बनाम ऊर्ध्वाधर)।
• जमीन से छिद्र की ऊंचाई।
• वृक्ष छिद्र के खुले हिस्से का क्षेत्रफल।
• निकटतम स्थायी जल निकाय से दूरी।

गीले वृक्ष छिद्रों ($n=13$) से, pH और तापमान मापने के लिए स्थिर जल के नमूने एकत्र किए गए। सभी वृक्ष छिद्रों से लिए गए सब्सट्रेट नमूनों (~100 ग्राम) को नियंत्रित परिस्थितियों (26 ± 1 °C, 60–80% RH, 14:10 L:D चक्र) के तहत प्रयोगशाला में इनक्यूबेट किया गया ताकि वयस्क कीटों का उद्भव (emergence) हो सके। उभरे हुए वयस्कों की रूपात्मक (morphological) पहचान की गई और EHDV/BTV का पता लगाने के लिए उन्हें व्यक्तिगत रूप से मल्टीप्लेक्स रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज क्वांटिटेटिव पॉलीमरेज चेन रिएक्शन (RT-qPCR) के लिए संसाधित किया गया।

प्रजातियों की उपस्थिति और प्रचुरता पर पर्यावरणीय चरों के प्रभावों का आकलन करने के लिए जनरल लाइनेर मॉडल्स (GLM) और प्रजातियों के सह-अस्तित्व (co-occurrence) के परीक्षण के लिए संभाव्यता आधारित प्रजाति सह-अस्तित्व विश्लेषण शामिल किए गए।

प्रमुख परिणाम

• उद्भव और प्रजाति संरचना: केवल 42.4% (14/33) सर्वेक्षण किए गए वृक्ष छिद्रों से Culicoides वयस्क उभरे। कुल 133 वयस्क एकत्र किए गए, जो सात प्रजातियों का प्रतिनिधित्व करते हैं: C. hinmani (44.4%), C. guttipennis (22.6%), C. arboricola (18.0%), C. nanus (7.5%), C. paraensis (3.8%), C. debilipalpis (3.0%), और C. beckae (0.8%)।
• आवास उत्पादकता: अमेरिकन एल्म (Ulmus americana) और स्वीटगम (Liquidambar styraciflua) से उद्भव सबसे अधिक था। हालांकि, अध्ययन यह नोट करता है कि अमेरिकन एल्म और चाइनीज प्रिवेट से उच्च उद्भव दर कम नमूना आकार ($n=1$ और $n=2$, क्रमशः) के कारण एक विसंगति (artifact) हो सकती है, जो स्वीटगम और वॉटर ओक ($n=11$ प्रत्येक) की तुलना में कम है।
• पर्यावरणीय चालक:
  • स्थिर जल: Culicoides की समग्र उपस्थिति और प्रचुरता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किया गया, जिसमें गीले छिद्रों में मिज होने की संभावना ~2.5 गुना अधिक थी। हालांकि, यह प्रभाव प्रजाति-विशिष्ट था, जो केवल C. guttipennis और C. arboricola के लिए महत्वपूर्ण था।
  • वृक्ष प्रजाति: प्रचुरता पर इसका महत्वपूर्ण समग्र प्रभाव था, हालांकि पोस्ट-हॉक परीक्षणों ने नमूना आकार की सीमाओं के कारण विशिष्ट प्रजातियों के बीच महत्वपूर्ण अंतर का पता नहीं लगाया।
  • वृक्ष छिद्र की दिशा और अभिविन्यास: दिशा (विशेष रूप से उत्तर-पूर्व मुखी) और क्षैतिज अभिविन्यास ने उपस्थिति और प्रचुरता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किया। ऊर्ध्वाधर छिद्रों की तुलना में क्षैतिज छिद्रों में मिज होने की संभावना >2 गुना अधिक थी।
  • भौतिक-रासायनिक कारक: गीले छिद्रों में pH और तापमान विशिष्ट प्रजातियों के लिए काफी भिन्न थे। C. arboricola का संबंध कम pH और उच्च तापमान से था, जबकि C. paraensis का संबंध उच्च तापमान से था।
• सह-अस्तित्व (Co-occurrence): सातों प्रजातियों के बीच सभी युग्मवार (pairwise) सह-अस्तित्व पैटर्न यादृच्छिक थे, जो एक ही वृक्ष छिद्र के भीतर प्रजातियों के बीच किसी भी मजबूत सकारात्मक या नकारात्मक जुड़ाव की अनुपस्थिति को दर्शाते हैं।
• वायरस डिटेक्शन: RT-qPCR के माध्यम से EHDV या BTV के लिए सकारात्मक पाए गए नमूनों से कोई भी Culicoides वयस्क नहीं उभरा।

महत्व और दावे
लेखक दावा करते हैं कि यह अध्ययन दक्षिण-पूर्वी लुइसियाना में वृक्ष छिद्र Culicoides प्रजातियों के विशिष्ट आवास लक्षणों के बारे में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। निष्कर्ष बताते हैं कि सभी वृक्ष छिद्र समान रूप से उत्पादक नहीं होते हैं; बल्कि उत्पादकता स्थिर जल, वृक्ष प्रजाति, छिद्र अभिविन्यास और दिशा जैसे जैविक और अजैविक कारकों के एक जटिल परस्पर प्रभाव द्वारा संचालित होती है। महत्वपूर्ण रूप से, अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि प्रचुरता को प्रभावित करने वाले पर्यावरणीय चर प्रजातियों के अनुसार भिन्न होते हैं, जो एक एकल "वृक्ष छिद्र" आवास प्रोफाइल की धारणा को चुनौती देते हैं।

वायरल संचरण के संबंध में, EHDV/BTV की अनुपस्थिति यह सुझाव देती है कि इन विशिष्ट वृक्ष छिद्र आबादी में ऊर्ध्वाधर संचरण की संभावना कम है, कम से कम इस अध्ययन की स्थितियों और नमूना आकारों के तहत। हालांकि, लेखक स्पष्ट रूप से कहते हैं कि इन निष्कर्षों की व्याख्या सावधानीपूर्वक की जानी चाहिए क्योंकि कुछ प्रजातियों (जैसे, C. debilipalpis, $n=4$) का नमूना आकार कम है।

अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि इन विशिष्ट, उत्पादक सूक्ष्म-आवासों की पहचान करने से पशुधन सुविधाओं के आसपास काटने वाले मिज नियंत्रण रणनीतियों को लक्षित करने में मदद मिल सकती है। लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि इस क्षेत्र में EHDV/BTV के ओवरविंटरिंग (शीतकालीन उत्तरजीविता) तंत्र को पूरी तरह से समझने के लिए बड़े स्थानिक और कालिक (spatial and temporal) पैमानों पर और अधिक अध्ययन आवश्यक हैं।