Occurrence and distribution of insecticide resistance in stable flies (Stomoxys calcitrans) on dairy farms in the Federal State of Brandenburg, Germany

Stable flies (Stomoxys calcitrans) are a common problem in animal husbandry worldwide. Nuisance, especially by biting flies, can have a considerable negative impact on animal well-being, health and productivity. Furthermore, stable flies are known vectors of a range of pathogens. Insecticides constitute the mainstay for their control. However, if insecticides are applied in a non-strategic manner, there are risks of developing insecticide resistance within a few generations due to the high reproductive rate of stable flies. The objective of this study was to assess the occurrence of insecticide resistance in Stomoxys calcitrans on dairy farms in Brandenburg, Germany. Moreover, it aspired to propose best-bet strategies for on-farm pest control aiming to minimize the use of insecticides.
Based on a telephone questionnaire survey performed in June 2015 with 52 dairy farms in Brandenburg, 40 farms were selected for an on-farm cross-sectional survey. In this survey the FlyBox®-method was used in order to evaluate the susceptibility of stable flies to a deltamethrin impregnated polyester fabric. For confirmatory evaluation, Stomoxys populations from 10 farms were caught and colonies established in the laboratory. The susceptibility of the emerging F1 to F3 generations was tested with current methods under controlled conditions. In a first step, the LD95 of deltamethrin and azamethiphos were defined with established sensitive laboratory strains of S. calcitrans. Then the toxicity of both was assessed by topical application of the LD95 and multiples of it. The larvicidal effects of two insect growth regulators, cyromazine and pyriproxyfen, were evaluated at different concentrations based on the manufacturers' recommendations.
The questionnaire survey revealed that pyrethroids are the most frequently used insecticides (78.9 %) with deltamethrin being the dominant active ingredient (41 %). Furthermore, the on-farm survey using the FlyBox®-method indicated deltamethrin resistance in all of the 40 tested strains (100 %). In the laboratory tests, 24 hours following topical application of deltamethrin and azamethiphos to all of the 10 strains using the LD95 of 2.3 and 4.9 ng/fly, respectively, mortalities below 90 % were encountered. This led to the conclusion that these populations were resistant to the tested insecticides. Nine out of the 10 populations (90 %) even showed a mortality below 40 % at the LD95 of both deltamethrin and azamethiphos. Forty to 80 % of the mortality rates of multiples of the LD95 of azamethiphos and deltamethrin, respectively, were below 90 %. The insect growth regulators cyromazine and pyriproxyfen tested at the recommended concentrations resulted in an inhibition rate of 100 % of all 10 populations.
The study revealed that there is an urgent need to conduct further field surveys in different livestock production systems in order to draw general conclusions concerning the resistance status in Germany and the EU. Those studies would facilitate the elaboration of better integrated pest management strategies in order to warrant the use of insecticides as a last resort only within a given cascade of possible control measures. This would sensitise farmers as well as veterinarians on resistance development and its impact on the environment. The design of genetic markers for the detection of insecticide resistance should be promoted in order to simplify further testing. In conclusion, the legal regulation of some insecticides should be evaluated regularly protecting human health and preventing negative impacts on honey bees, hymenoptera and other non-target insects.
 
Vorkommen und Verbreitung von Insektizidresistenzen bei Wadenstechern (Stomoxys calcitrans) in Milchviehbetrieben im Bundesland Brandenburg, Deutschland

Wadenstecher (Stomoxys calcitrans) stellen weltweit ein häufiges Problem in der Nutzviehhaltung dar. Die Belästigung, die diese Fliegen vor allem durch ihre schmerzhaften Stiche bewirken, können erhebliche negative Auswirkungen auf das Wohlergehen, die Gesundheit und die Produktivität der Nutztiere haben. Darüber hinaus sind Wadenstecher bekannte Vektoren von einer Reihe von Pathogenen. Insektizide bilden die Hauptbekämpfungsmaßnahme für ihre Kontrolle. Wenn diese allerdings nicht strategisch angewendet werden, besteht das Risiko, dass sich aufgrund der hohen Reproduktionsrate der Wadenstecher innerhalb weniger Generationen Insektizidresistenzen entwickeln.
Ziel dieser Studie war es, das Vorkommen von Insektizidresistenzen bei Stomoxys calcitrans auf Milchviehbetrieben in Brandenburg zu beurteilen. Darüber wurde angestrebt, Strategien für die landwirtschaftliche Schädlingsbekämpfung zu entwickeln, um den Einsatz von Insektiziden in Zukunft zu minimieren.
Auf Grundlage einer telefonischen Fragebogenumfrage, die im Juni 2015 mit 52 Milchviehbetrieben in Brandenburg durchgeführt wurde, wurden 40 Betriebe für eine Feldstudie ausgewählt. In diesem Teil der Studie wurde die FlyBox®-Methode verwendet, um die Empfindlichkeit von Wadenstechern gegen ein mit Deltamethrin imprägniertes Polyestergewebe zu bewerten. Für die Überprüfung der Ergebnisse dieses Studienteils wurden Stomoxys-Populationen auf 10 Betrieben gefangen, um diese im Labor als Populationen zu etablieren. Die Empfindlichkeit der gezüchteten F1- bis F3-Generationen wurde mit aktuellen Methoden unter kontrollierten Bedingungen getestet. In einem ersten Schritt wurde dafür die LD95 von Deltamethrin und Azamethiphos mit etablierten sensitiven S.calcitrans-Laborstämmen bestimmt. Im Anschluss daran wurde die Toxizität beider mittels der topikalen Applikation der LD95 und Vielfacher davon beurteilt. Die larvizide Wirkung von zwei Insektenwachstumsregulatoren, Cyromazin und Pyriproxyfen, wurde in verschiedenen Konzentrationen um die Herstellerempfehlung herum bewertet.
Die Fragebogenumfrage ergab, dass Pyrethroide die am häufigsten verwendeten Insektizide (78,9 %) sind, wobei Deltamethrin der dominierende Wirkstoff (41 %) ist. Darüber hinaus zeigte die Felduntersuchung mit der FlyBox®-Methode, dass alle 40 getesteten Stämmen (100 %) resistent gegenüber Deltamethrin sind. In den Labortests wurden 24 Stunden nach der topikalen Applikation der LD95 von 2,3 bzw. 4,9 ng/Fliege von Deltamethrin und Azamethiphos bei allen 10 Stämmen Paralyseraten erreicht, die unter 90% lagen. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass diese Populationen gegen die getesteten Insektizide resistent sind.
Neun dieser 10 Populationen (90%) zeigten sogar eine Mortalität unter 40% bei der LD95 von Deltamethrin und Azamethiphos. Vierzig bis 80% der Paralyseraten von Vielfachen der LD95 von Azamethiphos bzw. Deltamethrin lagen unter 90%. Die empfohlene Herstellerdosis der getesteten Insektenwachstumsregulatoren Cyromazin und Pyriproxyfen führte bei allen 10 Populationen zu Inhibitionsraten von 100%.
Die Studie hat gezeigt, dass eine dringende Notwendigkeit besteht, weitere Untersuchungen in anderen Nutztierhaltungssystemen durchzuführen, um allgemeine Schlussfolgerungen über den Resistenzstatus in Deutschland und der EU ziehen zu können. Diese Studien würden die Ausarbeitung eines verbesserten integrierten Schädlingsmanagements unterstützen, um so den Einsatz von Insektiziden als letztes Mittel der Wahl in einer Kaskade möglicher Bekämpfungsmethoden zu gewährleisten. Dies würde sowohl Landwirte als auch Tierärzte für die Resistenzentwicklung und ihre Bedeutung für die Umwelt sensibilisieren. Die Entwicklung von genetischen Markern sollte gefördert werden, um zukünftige Untersuchungen zu vereinfachen. Zudem sollte die gesetzliche Regulierung mancher Insektizide regelmäßig evaluiert werden, um die menschliche Gesundheit zu schützen und negativen Auswirkungen auf Honigbienen, Hymenopteren und andere Nicht-Ziel-Insekten vorzubeugen.