การควบคุมกำจัดแมลงวันผลไม้โดยเทคนิคการใช้แมลงที่เป็นหมัน (Sterile Insect Technique หรือ SIT) เป็นวิธีการที่สำคัญวิธีการหนึ่งในการจัดการศัตรูพืชที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจแบบผสมผสาน การเพิ่มประสิทธิภาพของวิธีการนี้จะช่วยให้ค่าใช้จ่ายในการควบคุมกำจัดแมลงลดลงส่วนหนึ่ง เทคโนโลยีการจำแนกเพศเชิงพันธุศาสตร์ (genetic sexing technology) สามารถช่วยในการคัดแยกเพศของแมลงเพื่อที่จะปล่อยแมลงเพศผู้ที่เป็นหมันเพียงเพศเดียว ซึ่งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของทั้งกระบวนการผลิตและเทคนิค SIT การใช้เทคโนโลยีนี้ในแมลงวันผลไม้เมดิเตอเรเนียน Ceratitis capitata เป็นตัวอย่างความสำเร็จหนึ่ง ซึ่งในอนาคตเทคโนโลยีนี้จะเป็นที่ต้องการของแมลงศัตรูพืชชนิดอื่น ๆ
เป็นที่ยอมรับว่าในการควบคุมกำจัดแมลงวันผลไม้โดยเทคนิค SIT เพียงการปล่อยแมลงเพศผู้ที่เป็นหมันสู่ธรรมชาติเท่านั้น ก็เพียงพอแล้ว ในธรรมชาติ แมลงตัวเมียจะเป็นตัวกำหนดหลักของขนาดประชากรในรุ่นต่อไป เพราะตัวเมียเป็นเพศที่วางไข่ ซึ่งจะเจริญเป็นตัวเต็มวัยในอนาคต ส่วนแมลงตัวผู้ในธรรมชาติจะผลิตอสุจิในปริมาณมาก เกินกว่าจำเป็นหลายเท่าตัวนัก ดังนั้น ในการการควบคุมกำจัดแมลงศัตรูพืช โดยการลดขนาดของประชากรแมลงอย่างมีนัยสำคัญ จึงจำเป็นต้องกำจัดอสุจิในธรรมชาติทิ้งไปถึง 99% โดยประมาณ สำหรับเทคนิค SIT ความเป็นหมันจะถูกนำเข้าสู่ประชากรธรรมชาติ โดยตัวผู้ที่เป็นหมันเท่านั้น ถึงแม้ว่าจะมีการปล่อยแมลงที่เป็นหมันทั้งสองเพศก็ตาม เนื่องจากตัวเมียเป็นหมันที่ปล่อยสู่ธรรมชาติ จะให้ไข่ที่ไม่สามารถเจริญไปเป็นตัวเต็มวัยได้ จึงไม่มีผลต่อขนาดของประชากรในรุ่นต่อไป แต่ตัวผู้เป็นหมัน เมื่อผสมกับตัวเมียธรรมชาติ จะทำให้ไข่ที่ได้ จากตัวเมียธรรมชาติเสียสภาพไป จึงเป็นผลให้ประชากรในรุ่นต่อไปมีขนาดลดลง เทคนิค SIT นี้จึงได้ชื่อในเบื้องต้นว่า วิธีการปล่อยแมลงเพศผู้ที่เป็นหมัน (sterile-male method)
เนื่องจากลักษณะประจำเพศตามธรรมชาติของแมลงโดยทั่วไปเป็นที่สังเกตได้ยาก การปล่อยแมลงเป็นหมันทั้งสองเพศ จึงสะดวกกว่าการคัดแยกแมลง เพื่อปล่อยแต่ตัวผู้เป็นหมันเพียงเพศเดียว อย่างไรก็ ตามมีงานวิจัยหลายชิ้น ที่แสดงให้เห็นว่า การปล่อยแมลงทั้งสองเพศพร้อมกัน มีประสิทธิภาพน้อยกว่าการปล่อยแมลงเพศผู้เพียงเพศเดียว เหตุผลที่เห็นได้ชัดเจนคือแมลงเป็นหมันที่ปล่อยไปนั้นผสมพันธุ์กันเอง สัดส่วนของแมลงเพศผู้เป็นหมันที่ผสมพันธุ์กับแมลงเพศเมียในธรรมชาติลดลง ความเป็นหมันที่ถูกนำเข้าสู่ประชากรธรรมชาติจึงน้อยลง
ด้วยเหตุผลดังกล่าว จึงมีการพัฒนาสายพันธุ์แมลงขึ้นมา เพื่อการผลิตแบบปล่อยเพศผู้เป็นหมันเพียงเพศเดียว โดยมีเป้าหมายพื้นฐานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเทคนิค SIT ในภาคสนามและลดต้นทุนการปลดปล่อยแมลง ในกรณีของแมลงวันผลไม้เมดิเตอเรเนียน ต้นทุนการผลิตแมลง โดยใช้สายพันธุ์จำแนกเพศ เพื่อปล่อยเฉพาะแมลงเพศผู้ ไม่มีความแตกต่างจากต้นทุนการผลิต โดยใช้สายพันธุ์ปกติเพื่อปล่อยแมลงทั้งสองเพศ แต่สามารถเห็นการลดค่าใช้จ่ายได้อย่างมีนัยสำคัญ ในกระบวนการทำให้เป็นหมันและการปล่อยแมลง เนื่องจากปริมาณแมลงที่จะต้องทำเครื่องหมาย ฉายรังสี ขนส่ง และปล่อยสู่ธรรมชาติจะมีเพียงครึ่งหนึ่ง นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายในการเฝ้าตรวจภาคสนามยังลดลงอย่างชัดเจนเมื่อกระทำร่วมกับการดักจับเพศเมีย
สิ่งที่ควรคำนึงถึงอีกประการหนึ่งคือความเสียหายซึ่งอาจเกิดขึ้นได้จากการปล่อยแมลงเพศเมีย ความเสียหายเหล่านี้ขึ้นอยู่กับชนิดของแมลง เช่น ความเสียหายต่อผลสดจากการวางไข่ที่ไม่ฟัก (sterile sting) ของแมลงวันผลไม้เพศเมียเป็นหมัน การผลิตเนื้อผลไม้ที่ลดลงจากการกัดกินโดยแมลงวันเพศเมียชนิดที่กัดกินเนื้อ หรือการถ่ายทอดโรคโดยเพศเมียซึ่งเป็นพาหะในแมลงชนิดที่ดูดเลือด สำหรับแมลงศัตรูพืชซึ่งไม่ได้ถ่ายทอดโรค การทำ SIT แบบปล่อยแมลงเป็นหมันทั้งสองเพศสามารถใช้ได้ในการกำจัดแมลงโดยสิ้นซาก (eradication) ซึ่งใช้ระยะเวลาเพียงสั้น ๆ หากเป็นการปล่อยแบบต่อเนื่องเพื่อการควบคุมหรือป้องกัน การปล่อยเฉพาะแมลงเพศผู้ที่เป็นหมันจะเหมาะสมกว่า
ในบางกรณี ลักษณะเฉพาะทางธรรมชาติของแมลงบางชนิด สามารถใช้ในการจำแนกเพศ เมื่อต้องการผลิตแมลงจำนวนมากได้ เช่น การจำแนกเพศโดยอาศัยขนาดของดักแด้ที่แตกต่างกัน ระหว่างเพศตามธรรมชาติในยุง Anopheles albimanus และการจำแนกเพศโดยอาศัยระยะการออกจากดักแด้ เป็นตัวเต็มวัย ที่แตกต่างกัน ของเพศผู้และเพศเมียในแมลงวันเซตซี Glossina austeni อย่างไรก็ตามสำหรับแมลงโดยทั่วไป เพศผู้และเพศเมียจะไม่มีความแตกต่างกันมากพอ ที่ผู้ปฏิบัติงานจะแยกแยะได้ในระดับการผลิตจำนวนมากเพื่อ SIT ดังนั้นจึงมีการพัฒนาสายพันธุ์เฉพาะเพื่อการจำแนกเพศขึ้นโดยใช้วิธีทางพันธุศาสตร์ ซึ่งกระทำได้ด้วยการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ร่วมกับการจัดเรียงตัวใหม่ของชิ้นส่วนโครโมโซมที่เกี่ยวข้อง
จวบกระทั่งปี ค.ศ. 2002 ได้มีการพัฒนาสายพันธุ์แมลงเพื่อการจำแนกเพศ (sexing strain) ขึ้นมาแล้วในแมลง 19 ชนิดทั่วโลก ทุกสายพันธุ์ที่ได้ใช้หลักการเดียวกัน คืออาศัยลักษณะที่เป็นเครื่องหมาย ในการคัดเลือกซึ่งแสดงความจำเพาะต่อเพศใดเพศหนึ่ง (sex-specific selectable marker) แต่มีแมลงเพียงสองชนิดคือ A. albimanus และ C. capitata ที่ได้รับการพัฒนาจนถึงจุด ที่สามารถผลิตให้ได้จำนวนมากตามความต้องการของ SIT และเฉพาะใน C. capitata เท่านั้น ที่ระบบจำแนกเพศได้รับการปรับปรุงให้มีเสถียรภาพ เหมาะสมสำหรับการผลิตในระยะยาว โดยทั่วไปแล้ว การสร้างสายพันธุ์แมลง เพื่อการจำแนกเพศขั้นพื้นฐาน ไม่ใช่สิ่งที่ยากนัก แต่สายพันธุ์ที่ได้ มักขาดสมบัติเฉพาะที่จำเป็นต่อความสำเร็จของการประยุกต์ใช้ SIT ในระยะยาว โดยพิจารณาทั้งความเป็นไปได้และปัจจัยทางเศรษฐกิจ (เช่น กรรมวิธีที่เหมาะสมในการคัดแยกเพศแมลง) รวมถึงความสามารถในการผลิต และความมีเสถียรภาพของสายพันธุ์ (เช่น โครงสร้างทางพันธุกรรมที่เหมาะสมของสายพันธุ์) ในการยกระดับระบบการจำแนกเพศ จากระดับห้องทดลองสู่ระดับการใช้งานจริง จึงต้องมีงานวิจัยรองรับอย่างเข้มข้น เกี่ยวกับพฤติกรรมทางพันธุกรรมของสายพันธุ์ รวมทั้งการปรับปรุงสายพันธุ์อย่างเหมาะสม เพื่อให้ได้ระบบการจำแนกเพศที่มีเสถียรภาพ ภายใต้เงื่อนไขการผลิตระดับอุตสาหกรรมเมื่อต้องผลิตแมลงเป็นจำนวนมาก สิ่งเหล่านี้จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อ มีการศึกษารวบรวมองค์ความรู้พื้นฐานทางพันธุกรรม ของแมลงแต่ละชนิดอย่างเพียงพอ ซึ่งข้อมูลเหล่านี้ในปัจจุบัน จำกัดอยู่เฉพาะแมลงศัตรูพืชบางชนิดเท่านั้น
สายพันธุ์เพื่อการจำแนกเพศที่ใช้งานได้จริง ในระดับการผลิตปริมาณมาก และมีเสถียรภาพมากพอสำหรับการผลิตในระยะยาว ปัจจุบันมีเฉพาะแมลงวันผลไม้เมดิเตอเรเนียนท่านั้น โดยสามารถผลิตเพศผู้ได้ประมาณ 3.5 พันล้านตัวต่อสัปดาห์ และได้มีการศึกษาวิเคราะห์ปรับปรุงสายพันธุ์ให้มีเสถียรภาพ จึงสามารถใช้เป็นตัวอย่าง สำหรับกรณีศึกษา เพื่อการพัฒนาสายพันธุ์แมลง เพื่อการจำแนกเพศในแมลงศัตรูพืชชนิดอื่นต่อไป
โครงสร้างหลักของสายพันธุ์แมลงเพื่อการจำแนกเพศ
สายพันธุ์แมลงเพื่อการจำแนกเพศที่พัฒนาขึ้นในปัจจุบัน มีองค์ประกอบสองส่วนคือ |
