מתודולוגיה לבדיקת סוכני בקרה וקוטלי חרקים כנגד היפותנאמוס של ברי ברי הקפה
Summary
שיטה המשתמשת בפירות קפה ירוקים (GFs) פותחה כדי לבחון את הרעילות של קוטלי חרקים נגד בור פירות יער הקפה (CBB). קוטלי חרקים או חומרים רעילים יושמו על GFs מחוטאים לפני או אחרי התפשטות CBB. הוערכו תמותת חרקים, דחייה ויכולת רבייה, בנוסף לפרמטרים אחרים.
Abstract
לפני שממליצים על קוטלי חרקים לטיפול בבור פירות יער הקפה (CBB) Hypothenemus hampei, חשוב לדעת את התמותה והדחייה של קוטלי חרקים אלה נגד חרקים בוגרים או את השפעתם על תפוקת הרבייה. עם זאת, השיטות הקיימות כיום מעריכות את תמותת המבוגרים בלבד, ומגבילות את הבחירה של קוטלי חרקים חדשים עם אופן פעולה שונה. בעבודה זו נבחנו שיטות ניסיוניות שונות כדי לזהות את ההשפעות המגוונות על ה-CBB בתנאי מעבדה. לשם כך, פירות קפה ירוק (GFs) נאספו וחוטאו על ידי טבילה בתמיסת נתרן היפוכלוריט ואחריה הקרנת אור UV. במקביל, בוגרי CBB ממושבה חוטאו על ידי טבילה בתמיסת נתרן היפוכלוריט. כדי להעריך את ההגנה על פירות (טרום התפשטות), הפירות הונחו בקופסאות פלסטיק, וקוטלי החרקים יושמו. לאחר מכן, בוגרי CBB שוחררו בקצב של שני CBBs לכל GF. ה-GFs הושארו בתנאים מבוקרים כדי להעריך התפשטות והישרדות של CBB לאחר 1, 7, 15 ו-21 יום. כדי להעריך את יעילות קוטל החרקים לאחר התפשטות CBB (לאחר התפשטות), בוגרי CBB שוחררו ל- GFs ביחס של 2:1 למשך 3 שעות בטמפרטורה של 21 מעלות צלזיוס. פירות שורצי פירות שהראו בוגרי CBB עם בטן חשופה חלקית נבחרו והונחו במדפים של 96 בארות, וה-CBBs המשעממים את הפירות טופלו ישירות. לאחר 20 יום נותחו הפירות, ותועדו השלבים הביולוגיים של CBB בתוך כל פרי. ה-GFs שימשו כמצעים המחקים תנאים טבעיים להערכת קוטלי חרקים רעילים, כימיים וביולוגיים כנגד ה-CBB.
Introduction
בור פירות היער של הקפה (CBB), Hypothenemus hampei, זוהה לראשונה בשנת 1988 בקולומביה ומאז הפך למין המזיק החשוב ביותר בגידול הקפה. נקבות CBB משאירות את פרי הלידה כבר מופרה, ומחפשות פירות חדשים המונחים על ידי הכימיקלים הנדיפים שהם פולטים 1,2. מחזור שלם מתקיים תוך 23 ימים3 בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס. המחזור מתחיל כאשר הנקבה המייסדת חודרת לזרע ומטילה ביצים באנדוספרם הפרי. הזחלים הסגורים אוכלים את הזרע. אם הפירות ינותחו בשלב זה, ניתן יהיה להתבונן הן בנקבה המייסדת והן בצאצאיה. לאחר 14 יום, הזחלים הופכים לגלמים – בדרך כלל, שלב הגלמים נמשך 5 ימים. בשלב הבוגר, הנקבות מתקוטטות עם אחיהן, והנקבות שזה עתה הופרו עפות הרחק מהפירות הפגועים ומחפשות פירות קפה חדשים כדי להתחיל מחזור חדש4.
הן תהליך החדירה והן התוצאה של האכלת הזחל פוגעים בזרעי הקפה, מפחיתים את איכות משקה הקפה ומפחיתים משמעותית את ההכנסות; התפשטות גדולה מ-5% במטעי קפה נחשבת בדרך כלל לסף הכלכלי.
הדברת CBB מבוססת על אסטרטגיית ניהול מזיקים משולבת (IPM), הכוללת הדברה תרבותית ושיטות אגרונומיות, חומרים ביולוגיים טבעיים ושימוש בקוטלי חרקים כימיים, הדורשים תנאי בטיחות ויישום בזמן4.
כדי להעריך קוטלי חרקים חדשים להדברת ה- CBB, יש צורך במתודולוגיות בעלות נמוכה המאפשרות להשיג תוצאות מהירות. הן במעבדה והן בהליכי שדה נמצאים כיום בשימוש, כולל דיאטות מלאכותיות המכילות קפה שבו משולבים קוטלי החרקים 5,6, או ריסוס קוטלי החרקים על קפה קלף יבש 7,8,9. בנוסף, דווח על ניסויים שבוצעו בשטח באמצעות ענפי עץ קפה המכוסים בשרוולים אנטומולוגיים10,11; עם זאת, שיטות אלה דורשות עבודה אינטנסיבית ותקופות הערכה ארוכות.
מצב הדומה לתנאי שדה טבעיים, שהוא גם מהיר וזול, הוא שימוש בפירות קפה ירוקים או בשלים. עם זאת, פירות אלה חייבים להישמר בתנאים המתאימים לפיתוח CBB, הימנעות משינויים ומזהמים על ידי מיקרואורגניזמים כדי לשמור על איכותם ותכונותיהם. לשם כך נעשה שימוש בחומרי חיטוי שונים, כמו גם בהליכים הכוללים חום וקרינה 7,9,12,13,14,15,16.
בנוסף, השיטות להערכת קוטל חרקים נגד ה-CBB דורשות סימולציות של נקבות בוגרות שעפות בחיפוש אחר פירות או חודרות לפירות אלה 17,18. לשם כך, התפשטות פירות מלאכותיים בוצעו בשטח 8,11,19, אם כי תהליך זה הוא עתיר עבודה ותלוי בתנאי הסביבה.
כאן אנו מתארים מתודולוגיה סטנדרטית להערכת מוצרים שיכולים להיות להם השפעות שונות על ה- CBB בתנאים סביבתיים מבוקרים הדומים לתנאי שדה.
Protocol
Representative Results
Discussion
בפרוטוקול זה, חיטוי של הפירות כמו גם של החרקים הם צעדים קריטיים. כאשר פירות מהשדה משמשים במעבדה, הם מראים לעתים קרובות זיהום גבוה והתייבשות שכן מיקרואורגניזמים וקרדית נמצאים באפידרמיס 7,15,16. לכן, שימוש בפירות או חרקים שאינם מחוטאים יגרום ל…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מביעים את תודתם לפדרציה הלאומית של מגדלי הקפה בקולומביה, לעוזרות המחלקה לאנטומולוגיה (דיאנה מרסלה ג’ירלדו, גלוריה פטרישיה נרנג’ו), לתחנת הניסויים נרנג’אל ולג’ון פליקס טרז’וס.
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).
