Методология тестирования контрольных агентов и инсектицидов против кофейной ягоды Borer Hypothenemus hampei
Summary
Был разработан метод с использованием плодов зеленого кофе (ГФ) для проверки токсичности инсектицидов против бура кофейной ягоды (CBB). Инсектициды или токсичные вещества применялись к дезинфицируемым ГФ до или после заражения ЦББ. Оценивалась смертность насекомых, репеллентность и репродуктивная способность, в дополнение к другим параметрам.
Abstract
Прежде чем рекомендовать инсектициды для обработки кофейной ягоды (CBB) Hypothenemus hampei, полезно знать смертность и репеллентность этих инсектицидов против взрослых насекомых или их влияние на репродуктивный выход. Однако имеющиеся в настоящее время методы оценивают только смертность взрослых, ограничивая выбор новых инсектицидов другим способом действия. В этой работе были изучены различные экспериментальные методы для выявления различных эффектов на ЦБД в лабораторных условиях. Для этого плоды зеленого кофе (ГФ) собирали и дезинфицировали погружением в раствор гипохлорита натрия с последующим ультрафиолетовым облучением. Параллельно взрослых CBB из колонии дезинфицировали погружением в раствор гипохлорита натрия. Для оценки защиты плодов (прединфекции) плоды помещали в пластиковые коробки, а инсектициды применяли. Затем взрослые CBB были выпущены со скоростью два CBB на GF. GF оставляли в контролируемых условиях для оценки заражения CBB и выживаемости через 1, 7, 15 и 21 день. Для оценки эффективности инсектицидов после заражения CBB (постинфекцией) взрослых CBB выпускали в ГФ в соотношении 2:1 в течение 3 ч при 21 °C. Зараженные плоды, показывающие взрослых особей CBB с частично обнаженными брюшками, были отобраны и помещены в 96-луночные стойки, а CBB, бурящиеся в плодах, были обработаны напрямую. Через 20 дней плоды были рассечены, и биологические стадии CBB внутри каждого плода были зарегистрированы. GF служили субстратами, которые имитируют природные условия для оценки токсичных, химических и биологических инсектицидов против CBB.
Introduction
Кофейный ягодный бур (CBB), Hypothenemus hampei, был впервые обнаружен в 1988 году в Колумбии и с тех пор стал самым важным видом вредителей кофейной культуры. Самки CBB оставляют натальные плоды уже оплодотворенными, ища новые плоды, руководствуясь летучими химическими веществами, которые они выделяют 1,2. Полный цикл выполняется в течение 23 дней3 при температуре 25 °C. Цикл начинается с того, что самка-основатель проникает в семя и откладывает яйца в эндосперм плода. Обездоленные личинки едят семена. Если в этот момент препарировать плоды, то можно будет наблюдать как за самкой-основательницей, так и за ее потомством. Через 14 дней личинки становятся куколками — вообще, стадия куколок длится 5 дней. Во взрослой стадии самки совокупляются со своими братьями и сестрами, а недавно оплодотворенные самки улетают от поврежденных плодов в поисках новых кофейных плодов, чтобы начать новый цикл4.
Как процесс проникновения, так и результат кормления личинками повреждают кофейное семя, снижая качество кофейного напитка и значительно снижая доход; более 5% заражения на кофейных плантациях обычно считается экономическим порогом.
Борьба с ЦБД основана на стратегии комплексной борьбы с вредителями (ИПМ), включая культурный контроль и агрономические методы, природные биологические агенты и использование химических инсектицидов, что требует условий безопасности и своевременного применения4.
Для оценки новых инсектицидов для борьбы с ЦББ необходимы недорогостоящие методологии, позволяющие получать быстрые результаты. В настоящее время используются как лабораторные, так и полевые процедуры, включая искусственные диеты, содержащие кофе, в которые включены инсектициды 5,6, или распыление инсектицидов на сухой пергаментный кофе 7,8,9. Кроме того, сообщалось об экспериментах, проведенных в полевых условиях с использованием ветвей кофейных деревьев, покрытых энтомологическими рукавами,– 10,11; однако эти методы требуют интенсивного труда и длительных периодов оценки.
Условием, напоминающим естественные полевые условия, которое также является быстрым и недорогим, является использование зеленых или спелых кофейных плодов. Однако эти плоды должны содержаться в условиях, подходящих для развития CBB, избегая изменений и загрязнений микроорганизмами для поддержания их качества и свойств. С этой целью были использованы различные дезинфицирующие средства, а также процедуры, связанные с теплом и радиацией 7,9,12,13,14,15,16.
Кроме того, методы оценки инсектицидов в сопоставлении с CBB требуют моделирования взрослых самок, летающих в поисках фруктов или проникающих в эти плоды17,18. Для этого искусственных фруктовых инвазий было проведено в поле 8,11,19, хотя этот процесс трудоемкий и зависит от условий окружающей среды.
Здесь мы описываем стандартизированную методологию оценки продуктов, которые могут оказывать различное воздействие на ЦБД в контролируемых условиях окружающей среды, напоминающих полевые условия.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этом протоколе дезинфекция плодов, а также насекомых является критическим шагом. Когда плоды с поля используются в лаборатории, они часто показывают высокое загрязнение и обезвоживание, поскольку микроорганизмы и клещи присутствуют в эпидермисе 7,15,16<s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы выражают благодарность Национальной федерации производителей кофе Колумбии, ассистентам кафедры энтомологии (Диана Марсела Хиральдо, Глория Патрисия Наранхо), Экспериментальной станции Наранжал и Джону Феликсу Трехосу.
Materials
| Beaker with spout, low form 500 mL | BRAND PP | BR87826 | |
| Benchtop Shaker | New Brunswick Scientific Innova 4000 Incubator Shaker | ||
| Dishwashing liquid soap-AXION | Colgate-Palmolive | AXION | |
| Hood; Horizontal Laminar Flow Station | Terra Universal | Powder-Coated Steel, 1930 mm W x 1118 mm D x 1619 mm H, 120 V (https://www.terrauniversal.com/hood-horizontal-laminar-flow-station-9620-64a.html) | |
| Insects CBB | BIOCAFE | (http://avispitas.blogspot.com/p/biocafe.html). | |
| Multi Fold White paper towels | Familia | 73551 | |
| Preval Spray unit | Preval Merck | Z365556-1KT | https://www.sigmaaldrich.com/CO/es/product/sigma/z365556?gclid=Cj0KCQiAweaNBhDEARIsAJ 5hwbfZOy1TWGj6huatFtRQt AzOyHe5-oBiKnOUK2T1exuuk WwJLdvxkvsaAjoYEALw_wcB |
| Reversible Racks 96-Well | heathrowscientific | HEA2345A | https://www.heathrowscientific.com/reversible-racks-96-well-i-hea2345a |
| Scalpel blades N 11 | Merck | S2771-100EA | |
| Scalpel handles N3 | Merck | S2896-1EA | |
| Sodium Hypochloride | The clorox company | Clorox | |
| Stereo Microscope | Zeiss | Stemi 508 | https://www.zeiss.com/microscopy/int/products/stereo-zoom-microscopes/stemi-508.html |
References
- Mendesil, E., et al. Semiochemicals used in host location by the coffee berry borer, Hypothenemus hampei. Journal of Chemical Ecology. 35 (8), 944-950 (2009).
- Jaramillo, J., et al. Coffee berry borer joins bark beetles in coffee klatch. PLoS ONE. 8 (9), 74277 (2013).
- Giraldo-Jaramillo, M., Garcia, A. G., Parra, J. R. Biology, thermal requirements, and estimation of the number of generations of Hypothenemus hampei (Ferrari, 1867) (Coleoptera: Curculionidae) in the state of São Paulo, Brazil. Journal of Economic Entomology. 111 (5), 2192-2200 (2018).
- Benavides, P., Góngora, C., Bustillo, A. IPM Program to Control Coffee Berry Borer Hypothenemus hampei, with Emphasis on Highly Pathogenic Mixed Strains of Beauveria bassiana, to Overcome Insecticide Resistance in Colombia. IntechOpen. , (2012).
- Martínez, C. P., Echeverri, C., Florez, J. C., Gaitan, A. L., Góngora, C. E. In vitro production of two chitinolytic proteins with an inhibiting effect on the insect coffee berry borer, Hypothenemus hampei (Ferrari) (Coleoptera: Curculionidae) and the fungus Hemileia vastatrix the most limiting pests of coffee crops. AMB Express. 2, 1-11 (2012).
- Padilla, B. E., Acuña, Z., Velásquez, C. S., Rubio, G. J. D. Inhibitors of [alpha]-amylases from the coffee berry borer Hypothenemus hampei in different plant species. Revista Colombiana de Entomología. 32 (2), 125-130 (2006).
- Alvarez, J. H., Cortina, H. A., Villegas, J. F. Methods to evaluate antibiosis to Hypothenemus hampei Ferrari in coffee under controlled conditions. Cenicafé. 52 (3), 205-214 (2001).
- . New Product in the Integrated Management of the Coffee Berry Borer in Colombia. National Coffee Research Center (Cenicafé) Available from: https://biblioteca.cenicafe.org/handle/10778/477 (2014)
- Jaramillo, J., Montoya, E., Benavides, P., Góngora, C. Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae for the control of coffee brocade in fruits on the ground. Revista Colombiana de Entomología. 41, 95-104 (2015).
- Bastidas, A., Velásquez, E., Benavides, P., Bustillo, A., Orozco, C. Evaluation of preformulated Beauveria bassiana (Bálsam) Vuillemin, for the control of the coffee berry borer. Agronomia. 17, 44-61 (2009).
- Villalba-Gault, D., Bustillo, A., Chaves Cordoba, B. Evaluation of insecticides for the control of the coffee berry borer in Colombia. Cenicafe. 46, 152-163 (1995).
- Bustillo, A. E., Orozco, J., Benavides, P., Portilla, M. Mass production and use of parasitoids for the control of the coffee berry borer in Colombia. Cenicafe. 47 (4), 215-230 (1996).
- Celestino, F. N., Pratissoli, D., Machado, L. C., Santos Junior, H. J. G. D., Mardgan, L., Ribeiro, L. V. Adaptation of breeding techniques of the coffee berry borer [Hypothenemus hampei (Ferrari). Coffee Science. 11 (2), 161-168 (2016).
- Domínguez, L., Parzanese, M. Ultraviolet light in food preservation. Argentine Foods. 52 (2), 70-76 (2012).
- Jaramillo, J., Chabi-Olaye, A., Poehling, H. M., Kamonjo, C., Borgemeister, C. Development of an improved laboratory production technique for the coffee berry borer Hypothenemus hampei, using fresh coffee berries. Entomologia Experimentalis et Applicata. 130 (3), 275-281 (2009).
- Pérez, J., Infante, F., Vega, F. E. Does the coffee berry borer (Coleoptera: Scolytidae) have mutualistic fungi. Annals of the Entomological Society of America. 98 (4), 483-490 (2005).
- Benavides, P., Gil, P., Góngora, C., Arcila, A. Integrated pest management. Cenicafe. Manual of the Colombian coffee grower: Research and technology for the sustainability of coffee growing. Manizales: FNC: Cenicafé. 3, 179-214 (2013).
- Bustillo, P. A review of the coffee berry borer, Hypothenemus hampei (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae), in Colombia. Revista Colombiana de Entomología. 32 (2), 101-116 (2006).
- New Chemical Control Alternative for the Integrated Management of the Coffee Berry Borer. National Coffee Research Center (Cenicafé) Available from: https://biblioteca.cenicafe.org/handle/10778/557 (2015)
- Tapias, L., Martinez, C., Benavides, P., Gongora, C. Laboratory method to evaluate the effect of insecticides on the coffee berry borer. Cenicafé. 68 (2), 76-89 (2017).
- Bustillo, A. E., Marín, P. How to reactivate the virulence of Beauveria bassiana to control the coffee berry borer. Manejo Integrado de Plagas. 63, (2002).
- Constantino, L. M., et al. morphological and genetic aspects of Hypothenemus obscurus and Hypothenemus hampei (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae). Revista Colombiana de Entomología. 37 (2), 173-182 (2011).
- Estrela, C., et al. Mechanism of action of sodium hypochlorite. Brazilian Dental Journal. 13 (2), 113-117 (2002).
- Diffey, B. L. Solar ultraviolet radiation effects on biological systems. Physics in Medicine and Biology. 36 (3), 299-328 (1991).
- . Integrated Management of the Coffee Berry Borer: Hypothenemus hampei Ferrari in Colombia Available from: https://biblioteca.cenicafe.org/hangle/10778/848 (1998)
- Portilla, R. Development and evaluation of an artificial diet for the rearing of Hypothenemus hampei. Cenicafé. 50, 24-38 (1999).
- Portilla, R. M., Streett, D. A. New techniques for automated mass production of Hypothenemus hampei on the modified Cenibroca artificial diet. Cenicafé. 57, 37-50 (2006).
