Fjernovervågning hjælper med at finde løsninger på crapemyrtle bark scale

Et samarbejdende team af forskere i Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences Department of Horticultural Sciences og Department of Biology har udviklet et unikt system til at identificere værtsplanter af crapemyrtle bark-skala, et insekt, der ødelægger planter ved at fodre på deres saft.

Crapemyrtle bark-skæl-insektet har spredt sig til 17 stater på mindre end to årtier og udgør en betydelig trussel mod den grønne industri ved at sprede en sygdom af samme navn.

Et unikt overvågningssystem ved hjælp af elektrisk penetrationsgraf, EPG og brugerdefineret software har gjort det muligt for holdet stort set at eliminere behovet for intensive drivhusundersøgelser og dyrt arbejde. Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Insects .

Arbejdet har fanget interessen hos repræsentanter for den grønne industri, der søger en måde at forpurre insektets navnebror, som har halveret crapemyrtle-markedet. Salget af Crapemyrtle har en årlig økonomisk værdi på 69,5 millioner dollars, ifølge forskerne.

"Det er bydende nødvendigt at bekæmpe dette skadedyr, fordi det kan spredes hurtigt og potentielt true den grønne industri og økosystemet," sagde Bin Wu, Ph.D., som for nylig dimitterede fra gartneristudiet og var hovedforfatter af undersøgelsen.

Forskerholdet involverer et samarbejde mellem forskergrupperne Hongming Qin, Ph.D., lektor i biologi, og Mengmeng Gu, Ph.D., tidligere med Texas A&M AgriLife Extension Service. De rådgav gartneriforskerne Wu og Runshi Xie, Ph.D., også nyuddannet. Elizabeth Chun, bachelor-forsker i Texas A&M Department of Biology, og Gary Knox, Ph.D., miljøgartneri og planteskoleudvidelsesspecialist ved University of Florida, runder holdet af.

Crapemyrtle bark skæl-insektet er listig. Den har lange munddele, der trænger ind i sprækker af crapemyrtlebarken og har et voksbetræk på ryggen, der gør det muligt for den at undvige insekticider, der sprøjtes på træbark. I mellemtiden fortsætter den med at suge saft fra planten og frarøver vigtige næringsstoffer, der er nødvendige for plantevækst.

Fra Chicago Hardy figner til sojabønner søger skadedyret en bred vifte af værter, hvilket yderligere øger behovet for en kur. "Vores forskning er at finde ud af værtsområdet, eller hvilken slags plantearter udover crapemyrtle der er udsat for dette," sagde Wu.

Eliminering af dyr arbejdskraft

Forskningen begyndte i 2019, da holdet begyndte at teste forskellige crapemyrtle-arter i et drivhus for deres modtagelighed. De indledende tests brugte manuelt arbejde og tog mere end et halvt år. Det var da holdet fandt ud af, at der var behov for en mere effektiv og realtidsmetode.

Ved hjælp af EPG-overvågningssystemet var holdet i stand til at spore insektets sonderingsaktiviteter i planten. Resultaterne hjalp forskerne med at lære mere om samspillet mellem insektet og planten og få en bedre forståelse af potentiel skadedyrsbekæmpelse. EPG-bølgeformerne gjorde det muligt for forskerne at observere, hvilke næringsstoffer crapemyrtle bark-skæl insektekstrakter fra planten.

"Gennem disse observationer og at bestemme, hvilke næringsstoffer der blev taget væk, var vi i stand til at overveje, hvilke der mest sandsynligt var værtsplanter," sagde Wu.

Nogle crapemyrtle bark-skæl-insekter var i stand til at drikke vand, men ikke i stand til at drikke andre næringsstoffer for at støtte deres vækst og udvikling. De planter, disse insekter blev fundet på, blev betragtet som "potentielle planter", hvilket betyder, at barkskalaen kunne overleve et stykke tid og potentielt nedbryde planteforsvaret for at tvinge planterne som værter.

Ved at bruge EPG og softwaresystemet udviklet af Chun var holdet i stand til at beregne frekvensen og den relative amplitude for hver EPG-bølgeform ud fra de over 500 megabyte rådata på få sekunder. At studere insektadfærd giver forskerne en klarere forståelse af potentielle planter og attraktion.

"Vi havde brug for en måde at kommentere disse data på, og Elizabeth Chun kom ind i projektet med at udføre programmeringen," sagde Wu. "Vi arbejdede sammen for at finde ud af kodningsarbejdet for at få computeren til at vide, hvordan man udtrækker EPG-bølgeformerne, hvordan de ser ud, varigheden af ​​bølgeformen osv. ved hjælp af denne software. Der er både online- og download-versioner. Hvis nogen gør det Hvis de ikke vil downloade online, kan de klikke på linket for at bruge onlineversionen."

Softwaren er open source. Projektet er allerede blevet præsenteret på flere akademiske faglige møder, herunder American Society for Horticulture Science, International Propagators Society og Lone Star Horticulture Forum.

Efter at have præsenteret et industrimøde på Lone Star-forummet i januar, sagde Wu, at nogle grønne industrirepræsentanter sagde, at de ville være i stand til at samarbejde om at teste deres planter.

"De viste deres interesse, og det er derfor, vi ikke ansøgte om patent, vi ønskede at dele med den akademiske verden, offentligheden og industrien," sagde han.

Næste trin

Forskerholdet betragtes som tidlige pionerer inden for forskning i crapemyrtle barkskala. Xie har arbejdet i insektbiologi på et projekt kaldet Life Table, et økologisk værktøj til at studere forskellige organismers udvikling og populationsdynamik, hvilket ikke er blevet gjort for barkskalaen tidligere. Dette har ført til mange vigtige opdagelser, såsom insektets parringsadfærd.

Xie sagde, at skælinsekter er interessante arter med forskellige genetiske systemer, og nogle af dem formerer sig aseksuelt.

"Kvinden fører en meget stillesiddende livsstil," sagde Xie. "De venter stort set på, at hannen, som er en flue, anstifter parringsadfærd. For at hannen kan finde en hun, skal hunnen frigive et kønsferomon. Vores næste forskningsprojekt vil afsøge, hvilke forbindelser der frigives, og hvordan at bruge dem til at forstyrre parringen.

"Lige nu er bekæmpelsen af ​​dette insekt brugen af ​​systemiske pesticider. Men insekterne er beskyttet af skælbelægning, hvilket gør sprøjtning ineffektiv. For at behandle kemisk er vi nødt til at gennembløde jorden for at levere kemikalierne til planter, og insekter fodrer på saften vil dø. Denne praksis er dog også skadelig for bestøvere. Vores fokus vil være at se, om vi kan komme med nye systemer, der bekæmper insekter uden at stole for meget på pesticider."

Wu tilføjede, at arbejdet omfatter at fange haninsekterne for at forstyrre parringsadfærd.

"Vi ønsker også at forfølge en kultivar, der er resistent over for crapemyrtle barkskala," sagde Wu. "I øjeblikket kigger jeg på at udvikle resistente, nye sorter og arbejde med industrien. De er en bro for os at lære, hvad deres prioriterede behov er." + Udforsk yderligere

Hele genomet af almindelig skovskadedyr, eurasisk granbarkbille, nu afsløret