Metode til test af kontrolmidler og insekticider mod kaffebærboreren Hypothenemus hampei
Summary
En metode ved hjælp af grønne kaffefrugter (GF’er) blev udviklet til at teste toksiciteten af insekticider mod kaffebærboreren (CBB). Insekticider eller giftige stoffer blev anvendt på desinficerede GF’er før eller efter CBB-angreb. Insektdødelighed, frastødning og reproduktionsevne ud over andre parametre blev evalueret.
Abstract
Før man anbefaler insekticider til behandling af kaffebærboreren (CBB) Hypothenemus hampei, er det værdifuldt at kende dødeligheden og afstødningen af disse insekticider mod voksne insekter eller deres indvirkning på reproduktionsproduktionen. Imidlertid vurderer de nuværende tilgængelige metoder kun voksendødelighed, hvilket begrænser udvælgelsen af nye insekticider med en anden virkningsmekanisme. I dette arbejde blev forskellige eksperimentelle metoder undersøgt for at identificere de forskellige virkninger på CBB under laboratorieforhold. Til dette blev grønne kaffefrugter (GF’er) opsamlet og desinficeret ved nedsænkning i natriumhypochloritopløsning efterfulgt af UV-lysbestråling. Parallelt blev CBB voksne fra en koloni desinficeret ved nedsænkning i natriumhypochloritopløsning. For at vurdere frugtbeskyttelse (forangreb) blev frugterne anbragt i plastkasser, og insekticiderne blev anvendt. Derefter blev CBB-voksne frigivet med en hastighed på to CBB’er pr. GF. GF’erne blev efterladt under kontrollerede forhold for at evaluere CBB-angreb og overlevelse efter 1, 7, 15 og 21 dage. For at evaluere insekticideffektiviteten efter CBB-angreb (postinfestation) blev CBB-voksne frigivet til GF’erne i forholdet 2: 1 i 3 timer ved 21 ° C. Inficerede frugter, der viser CBB-voksne med deres underliv delvist udsatte, blev udvalgt og anbragt i 96-brøndstativer, og CBB’erne, der borede sig ind i frugterne, blev behandlet direkte. Efter 20 dage blev frugterne dissekeret, og CBB biologiske stadier inde i hver frugt blev registreret. GF’erne fungerede som substrater, der efterligner naturlige forhold for at evaluere giftige, kemiske og biologiske insekticider mod CBB.
Introduction
Kaffebærboreren (CBB), Hypothenemus hampei, blev først opdaget i 1988 i Colombia og er siden blevet den vigtigste skadedyrsart af kaffeafgrøden. CBB-hunner forlader fødselsfrugten allerede befrugtet og søger nye frugter styret af de flygtige kemikalier, som de udsender 1,2. En komplet cyklus er opfyldt inden for 23 dage3 ved en temperatur på 25 °C. Cyklussen starter med, at grundlæggerkvinden trænger ind i frøet og lægger æg i frugtens endosperm. De lukkede larver spiser frøet. Hvis frugterne dissekeres på dette tidspunkt, ville det være muligt at observere både grundlæggerkvinden og hendes afkom. Efter 14 dage bliver larverne pupper – generelt varer puppestadiet 5 dage. I voksenstadiet kopulerer hunnerne med deres søskende, og de nyligt befrugtede hunner flyver væk fra de beskadigede frugter på udkig efter nye kaffefrugter for at starte en ny cyklus4.
Både penetrationsprocessen og resultatet af larvefodring beskadiger kaffefrøet, hvilket reducerer kaffedrikkens kvalitet og reducerer indtægterne betydeligt; mere end 5% angreb i kaffeplantager betragtes generelt som den økonomiske tærskel.
CBB-bekæmpelse er baseret på en integreret strategi for bekæmpelse af skadegørere (IPM), herunder kulturel bekæmpelse og agronomisk praksis, naturlige biologiske agenser og anvendelse af kemiske insekticider, hvilket kræver sikkerhedsforhold og rettidig anvendelse4.
For at evaluere nye insekticider til bekæmpelse af CBB er der behov for billige metoder, der gør det muligt at opnå hurtige resultater. Både laboratorie- og feltprocedurer er i øjeblikket i brug, herunder kunstige diæter indeholdende kaffe, hvor insekticiderne er inkorporeret 5,6, eller sprøjtning af insekticiderne på tør pergamentkaffe 7,8,9. Derudover er der rapporteret om eksperimenter udført i marken ved hjælp af kaffetrægrene dækket med entomologiske ærmer10,11; disse metoder kræver imidlertid intens arbejdskraft og lange evalueringsperioder.
En tilstand, der ligner naturlige markforhold, der også er hurtig og billig, er brugen af grønne eller modne kaffefrugter. Disse frugter skal dog opretholdes under forhold, der er egnede til udvikling af CBB, idet man undgår ændringer og forurenende stoffer fra mikroorganismer for at opretholde deres kvalitet og egenskaber. Til dette formål er der anvendt forskellige desinfektionsmidler samt procedurer, der involverer varme og stråling 7,9,12,13,14,15,16.
Derudover kræver metoderne til insekticidevaluering mod CBB simuleringer af voksne kvinder, der flyver på jagt efter frugter eller trænger ind i disse frugter17,18. Til dette er der udført kunstige frugtangreb i marken 8,11,19, selvom denne proces er arbejdskrævende og afhænger af miljøforholdene.
Her beskriver vi en standardiseret metode til evaluering af produkter, der kan have forskellige virkninger på CBB under kontrollerede miljøforhold, der ligner feltforhold.
Protocol
Representative Results
Discussion
I denne protokol er desinfektion af frugterne såvel som insekterne kritiske trin. Når frugter fra marken anvendes i laboratoriet, viser de ofte høj forurening og dehydrering, da mikroorganismer og mider er til stede i epidermis 7,15,16. Derfor vil brug af frugter eller insekter, der ikke desinficeres, forårsage insektdød på grund af forurening forårsaget af mikroorganismer, såsom bakterier eller svampe, hvilket forstyrre…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne udtrykker deres tak til National Federation of Coffee Growers of Colombia, assistenterne fra Institut for Entomologi (Diana Marcela Giraldo, Gloria Patricia Naranjo), Experiment Station Naranjal og Jhon Félix Trejos.
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).
