Methodologie om controlemiddelen en insecticiden te testen tegen de koffiebesboorder Hypothenemus hampei
Summary
Een methode met behulp van groene koffievruchten (GFs) werd ontwikkeld om de toxiciteit van insecticiden tegen de koffiebessenboorder (CBB) te testen. Insecticiden of giftige stoffen werden aangebracht op gedesinfecteerde GFs voor of na CBB-besmetting. Insectensterfte, afstotendheid en voortplantingsvermogen, naast andere parameters, werden geëvalueerd.
Abstract
Voorafgaand aan het aanbevelen van insecticiden om de koffiebessenboorder (CBB) Hypothenemus hampei te behandelen, is het waardevol om de mortaliteit en afstotendheid van deze insecticiden tegen volwassen insecten of hun impact op de reproductieve output te kennen. Momenteel beschikbare methoden beoordelen echter alleen de sterfte bij volwassenen, waardoor de selectie van nieuwe insecticiden met een ander werkingsmechanisme wordt beperkt. In dit werk werden verschillende experimentele methoden onderzocht om de verschillende effecten op het CBB onder laboratoriumomstandigheden te identificeren. Hiervoor werden groene koffievruchten (GFs) verzameld en gedesinfecteerd door onderdompeling in natriumhypochlorietoplossing gevolgd door UV-lichtbestraling. Tegelijkertijd werden CBB-volwassenen uit een kolonie gedesinfecteerd door onderdompeling in natriumhypochlorietoplossing. Om de bescherming van fruit (pre-besmetting) te beoordelen, werden de vruchten in plastic dozen geplaatst en werden de insecticiden aangebracht. Vervolgens werden de CBB-volwassenen vrijgelaten met een snelheid van twee CBB’s per GF. De GF’s werden onder gecontroleerde omstandigheden achtergelaten om CBB-besmetting en overleving na 1, 7, 15 en 21 dagen te evalueren. Om de werkzaamheid van insecticiden na CBB-besmetting (postinfestatie) te evalueren, werden CBB-volwassenen vrijgegeven aan de GFs in een verhouding van 2: 1 gedurende 3 uur bij 21 ° C. Aangetaste vruchten met CBB-volwassenen met hun buik gedeeltelijk blootgesteld werden geselecteerd en in 96-well racks geplaatst, en de CBB’s die in de vruchten boren, werden direct behandeld. Na 20 dagen werden de vruchten ontleed en werden de biologische CBB-stadia in elke vrucht geregistreerd. De GFs dienden als substraten die natuurlijke omstandigheden nabootsen om toxische, chemische en biologische insecticiden tegen de CBB te evalueren.
Introduction
De koffiebessenboorder (CBB), Hypothenemus hampei, werd voor het eerst gedetecteerd in 1988 in Colombia en is sindsdien uitgegroeid tot de belangrijkste plaagsoort van het koffiegewas. CBB-vrouwtjes laten de geboortevrucht al bevrucht achter, op zoek naar nieuwe vruchten geleid door de vluchtige chemicaliën die ze 1,2 uitstoten. Een volledige cyclus wordt binnen 23 dagen3 bij een temperatuur van 25 °C voltooid. De cyclus begint met het stichtende vrouwtje dat het zaad penetreert en eieren legt in het fruitendosperm. De afgesloten larven eten het zaad op. Als de vruchten op dit punt worden ontleed, zou het mogelijk zijn om zowel het stichtervrouwtje als haar nakomelingen te observeren. Na 14 dagen worden de larven poppen – over het algemeen duurt het poppenstadium 5 dagen. In het volwassen stadium copuleren de vrouwtjes met hun broers en zussen en de nieuw bevruchte vrouwtjes vliegen weg van de beschadigde vruchten op zoek naar nieuwe koffievruchten om een nieuwe cyclus te starten4.
Zowel het penetratieproces als het resultaat van larvale voeding beschadigen het koffiezaad, waardoor de kwaliteit van de koffiedrank afneemt en de inkomsten aanzienlijk worden verminderd; meer dan 5% besmetting in koffieplantages wordt over het algemeen beschouwd als de economische drempel.
CBB-bestrijding is gebaseerd op een geïntegreerde plaagbestrijdingsstrategie (IPM), inclusief culturele bestrijding en agronomische praktijken, natuurlijke biologische agentia en het gebruik van chemische insecticiden, waarvoor veiligheidsvoorwaarden en tijdige toepassing vereistzijn 4.
Om nieuwe insecticiden voor de bestrijding van de CBB te evalueren, zijn goedkope methodologieën nodig die het mogelijk maken om snelle resultaten te verkrijgen. Zowel laboratorium- als veldprocedures zijn momenteel in gebruik, waaronder kunstmatige diëten met koffie waarin de insecticiden 5,6 zijn verwerkt, of het spuiten van de insecticiden op droge perkamentkoffie 7,8,9. Daarnaast zijn experimenten in het veld met koffieboomtakken bedekt met entomologische mouwen gemeld10,11; deze methoden vereisen echter intensieve arbeid en lange evaluatieperioden.
Een aandoening die lijkt op natuurlijke veldomstandigheden, die ook snel en goedkoop is, is het gebruik van groene of rijpe koffievruchten. Deze vruchten moeten echter worden onderhouden onder omstandigheden die geschikt zijn voor het ontwikkelen van de CBB, waarbij veranderingen en verontreinigingen door micro-organismen worden vermeden om hun kwaliteit en eigenschappen te behouden. Hiertoe zijn verschillende ontsmettingsmiddelen gebruikt, evenals procedures met betrekking tot warmte en straling 7,9,12,13,14,15,16.
Bovendien vereisen de methoden voor insecticide-evaluatie tegen de CBB simulaties van volwassen vrouwtjes die vliegen op zoek naar fruit of die vruchten binnendringen17,18. Hiervoor zijn kunstmatige fruitbesmettingen uitgevoerd in het veld 8,11,19, hoewel dit proces arbeidsintensief is en afhankelijk is van de omgevingsomstandigheden.
Hier beschrijven we een gestandaardiseerde methodologie voor de evaluatie van producten die verschillende effecten op de CBB kunnen hebben onder gecontroleerde omgevingsomstandigheden die lijken op veldomstandigheden.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dit protocol zijn desinfectie van de vruchten en de insecten kritieke stappen. Wanneer vruchten uit het veld in het laboratorium worden gebruikt, vertonen ze vaak een hoge besmetting en uitdroging, omdat micro-organismen en mijten aanwezig zijn in de opperhuid 7,15,16. Daarom zal het gebruik van fruit of insecten die niet zijn gedesinfecteerd insectensterfte veroorzaken als gevolg van besmetting veroorzaakt door micro-organis…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs spreken hun dank uit aan de Nationale Federatie van Koffietelers van Colombia, de assistenten van de afdeling Entomologie (Diana Marcela Giraldo, Gloria Patricia Naranjo), Experiment Station Naranjal en 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).
