Methodik zum Testen von Kontrollmitteln und Insektiziden gegen den Kaffeebeerenzünsler Hypothenemus hampei
Summary
Eine Methode mit grünen Kaffeefrüchten (GFs) wurde entwickelt, um die Toxizität von Insektiziden gegen den Kaffeebeerenzünsler (CBB) zu testen. Insektizide oder toxische Substanzen wurden vor oder nach dem CBB-Befall auf desinfizierte GFs aufgetragen. Insektensterblichkeit, Abwehr und Fortpflanzungsfähigkeit wurden neben anderen Parametern bewertet.
Abstract
Bevor Insektizide zur Behandlung des Kaffeebeerenzünslers (CBB) Hypothenemus hampei empfohlen werden, ist es wertvoll, die Mortalität und Abwehr dieser Insektizide gegen erwachsene Insekten oder ihre Auswirkungen auf die Fortpflanzungsleistung zu kennen. Die derzeit verfügbaren Methoden bewerten jedoch nur die Erwachsenensterblichkeit, wodurch die Auswahl neuartiger Insektizide mit einer anderen Wirkungsweise eingeschränkt wird. In dieser Arbeit wurden verschiedene experimentelle Methoden untersucht, um die vielfältigen Effekte auf die CBB unter Laborbedingungen zu identifizieren. Dazu wurden grüne Kaffeefrüchte (GFs) gesammelt und durch Eintauchen in Natriumhypochloritlösung mit anschließender UV-Lichtbestrahlung desinfiziert. Parallel dazu wurden CBB-Erwachsene aus einer Kolonie durch Eintauchen in Natriumhypochloritlösung desinfiziert. Um den Fruchtschutz (Vorbefall) zu beurteilen, wurden die Früchte in Plastikboxen gelegt und die Insektizide aufgetragen. Dann wurden die CBB-Erwachsenen mit einer Rate von zwei CBBs pro GF freigelassen. Die GFs wurden unter kontrollierten Bedingungen gelassen, um den CBB-Befall und das Überleben nach 1, 7, 15 und 21 Tagen zu bewerten. Um die Wirksamkeit von Insektiziden nach CBB-Befall (Postbefall) zu bewerten, wurden CBB-Erwachsene in einem Verhältnis von 2:1 für 3 h bei 21 °C in die GFs freigesetzt. Befallene Früchte, die CBB-Erwachsene mit teilweise exponiertem Bauch zeigten, wurden ausgewählt und in 96-Well-Racks gelegt, und die CBBs, die sich in die Früchte bohrten, wurden direkt behandelt. Nach 20 Tagen wurden die Früchte seziert und die biologischen CBB-Stadien in jeder Frucht aufgezeichnet. Die GFs dienten als Substrate, die natürliche Bedingungen nachahmen, um toxische, chemische und biologische Insektizide gegen die CBB zu bewerten.
Introduction
Der Kaffeebeerenzünsler (CBB), Hypothenemus hampei, wurde erstmals 1988 in Kolumbien nachgewiesen und hat sich seitdem zur wichtigsten Schädlingsart der Kaffeeernte entwickelt. CBB-Weibchen verlassen die Geburtsfrucht bereits befruchtet und suchen nach neuen Früchten, die von den flüchtigen Chemikalien geleitet werden, die sie emittieren 1,2. Ein kompletter Zyklus wird innerhalb von 23 Tagen3 bei einer Temperatur von 25 °C erfüllt. Der Zyklus beginnt damit, dass das Gründerweibchen in den Samen eindringt und Eier in das Fruchtendosperm legt. Die eingeschlossenen Larven fressen den Samen. Wenn die Früchte an dieser Stelle seziert werden, wäre es möglich, sowohl das Gründerweibchen als auch ihre Nachkommen zu beobachten. Nach 14 Tagen werden die Larven zu Puppen – im Allgemeinen dauert das Puppenstadium 5 Tage. Im Erwachsenenstadium kopulieren die Weibchen mit ihren Geschwistern, und die neu befruchteten Weibchen fliegen von den beschädigten Früchten weg und suchen nach neuen Kaffeefrüchten, um einen neuen Zykluszu beginnen 4.
Sowohl der Penetrationsprozess als auch das Ergebnis der Larvenfütterung schädigen das Kaffeesamen, verringern die Qualität des Kaffeegetränks und verringern den Umsatz erheblich. Ein Befall von mehr als 5% in Kaffeeplantagen gilt allgemein als wirtschaftliche Schwelle.
Die CBB-Bekämpfung basiert auf einer integrierten Schädlingsbekämpfungsstrategie (IPM), die kulturelle Kontroll- und agronomische Praktiken, natürliche biologische Arbeitsstoffe und den Einsatz chemischer Insektizide umfasst, was Sicherheitsbedingungen und eine rechtzeitige Anwendungerfordert 4.
Um neue Insektizide für die Bekämpfung der CBB zu evaluieren, sind kostengünstige Methoden erforderlich, die schnelle Ergebnisse ermöglichen. Derzeit werden sowohl Labor- als auch Feldverfahren verwendet, einschließlich künstlicher Diäten, die Kaffee enthalten, in denen die Insektizide enthaltensind 5,6, oder das Versprühen der Insektizide auf trockenen Pergamentkaffee 7,8,9. Darüber hinaus wurden Experimente im Feld mit Kaffeebaumzweigen, die mit entomologischen Hülsen bedeckt waren, berichtet10,11; Diese Methoden erfordern jedoch intensive Arbeit und lange Evaluierungszeiträume.
Ein Zustand, der natürlichen Feldbedingungen ähnelt und ebenfalls schnell und kostengünstig ist, ist die Verwendung von grünen oder reifen Kaffeefrüchten. Diese Früchte müssen jedoch unter Bedingungen erhalten bleiben, die für die Entwicklung der CBB geeignet sind, wobei Veränderungen und Verunreinigungen durch Mikroorganismen vermieden werden, um ihre Qualität und Eigenschaften zu erhalten. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Desinfektionsmittel sowie Verfahren mit Wärme und Strahlung 7,9,12,13,14,15,16 verwendet.
Darüber hinaus erfordern die Methoden zur Insektizidbewertung gegen die CBB Simulationen von erwachsenen Weibchen, die auf der Suche nach Früchten fliegen oder in diese Früchte eindringen17,18. Zu diesem Zweck wurde auf dem Feld 8,11,19 ein künstlicher Fruchtbefall durchgeführt, obwohl dieser Prozess arbeitsintensiv ist und von den Umweltbedingungen abhängt.
Hier beschreiben wir eine standardisierte Methodik zur Bewertung von Produkten, die unter kontrollierten Umgebungsbedingungen, die Feldbedingungen ähneln, unterschiedliche Auswirkungen auf die CBB haben können.
Protocol
Representative Results
Discussion
In diesem Protokoll sind die Desinfektion der Früchte sowie der Insekten kritische Schritte. Wenn Früchte aus dem Feld im Labor verwendet werden, zeigen sie häufig eine hohe Kontamination und Austrocknung, da Mikroorganismen und Milben in der Epidermis 7,15,16 vorhanden sind. Daher führt die Verwendung von Früchten oder Insekten, die nicht desinfiziert werden, zum Tod von Insekten aufgrund von Kontaminationen, die durch Mik…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken der Nationalen Föderation der Kaffeebauern Kolumbiens, den Assistenten der Abteilung für Entomologie (Diana Marcela Giraldo, Gloria Patricia Naranjo), der Experimentierstation Naranjal und 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).
