Китайские ученые определили, что эти специфические запахи обнаруживаются усиками божьих коровок и увеличивают их питание вредителями в лабораторных тестах. Это исследование закладывает основу для экологически чистой борьбы с вредителями, позволяя фермерам заманивать этих божьих коровок на посевы и снижать зависимость от агрохимических пестицидов.
Глобальная проблема обеспечения продовольствием растущего населения сегодня сталкивается с потребностью в устойчивом сельском хозяйстве. Традиционная борьба с вредителями, в значительной степени зависящая от агрохимических пестицидов подвергается критике из-за экологических рисков. Это подтолкнуло к поиску альтернативных методов, особенно тех, которые используют естественные биологические процессы.
Одним из перспективных направлений является комплексная борьба с вредителями, которая направлена на борьбу с вредителями с помощью их естественных врагов, таких как хищные насекомые. Ключом к тому, чтобы это работало, является понимание того, как эти естественные хищники находят свою добычу, часто с помощью химических сигналов или запахов.
Последние исследования ученых из Хэбэйского сельскохозяйственного университета, Китайской академии сельскохозяйственных наук, Хэбэйской академии сельскохозяйственных и лесных наук и Чжэцзянского университета продемонстрировали, как можно добиться успехов в этой области. Их исследование было сосредоточено на божьей коровке Hippodamia variegata, активном хищнике вредителей, таких как хлопковая тля.
Основная идея состоит в том, чтобы использовать специфические запахи, выделяемые растениями, для привлечения этих полезных божьих коровок, тем самым повышая их способность контролировать популяции вредителей, не прибегая к агрохимическим веществам.
Исследование было направлено на выявление специфических летучих соединений – химических веществ, которые легко испаряются в воздух – и которые привлекательны для H. variegata.
Ученые протестировали 28 различных веществ, обнаружив, что четыре соединения, в частности, были значительно привлекательными: этилбензоат, октилформиат, метилжасмонат и метилдигидрожасмонат. Божьи коровки продемонстрировали сильные поведенческие реакции на эти соединения, особенно при более высоких и средних концентрациях. Кроме того, лабораторные тесты показали, что присутствие этих растительных летучих веществ увеличивает кормовую активность H. variegata на вредителей.
Чтобы прийти к этим выводам, исследователи использовали несколько методов. Сначала они провели поведенческие анализы, наблюдая, как божья реагирует на присутствие этих соединений в контролируемой среде. Это имеет решающее значение, потому что, как показали предыдущие работы, насекомые, такие как божьи коровки, как известно, используют химическую коммуникацию для обнаружения своей добычи. Например, было показано, что божья коровка предпочитает зараженные тлей растения, реагируя на ряд летучих соединений, выделяемых этими растениями, таких как α-пинен и метилсалицилат. Эта более ранняя работа подчеркнула потенциал растительных летучих веществ в качестве аттрактантов и заложила основу для дальнейших исследований конкретных соединений.
Помимо наблюдения за поведением, в новом исследовании также использовались тесты электроантенографии (EAG).
Электроантеннография - это метод, который измеряет электрическую реакцию сенсиллы насекомого на запахи. Сенсиллы являются первичными обонятельными органами, оснащенными специализированными структурами, которые по сути представляют собой микроскопические волоски, обнаруживающие химические молекулы в воздухе. Эти сенсиллы содержат нервные клетки, которые генерируют электрические сигналы, когда связываются с определенными молекулами запаха. Тест EAG по сути записывает сумму этих электрических сигналов, обеспечивая прямое измерение того, как обонятельная система насекомого воспринимает определенный запах. В исследовании H. variegata реакция EAG на четыре идентифицированных соединения увеличивалась с концентрацией, подтверждая, что антенны божьих коровок действительно обнаруживают и сильно реагируют на эти специфические химические вещества.
Идентификация этих очень привлекательных соединений для божьей коровки обеспечивает практическую основу для разработки новых стратегий борьбы с вредителями.
Концепция включает в себя использование этих идентифицированных аттрактантов для приманивания божьих коровок в определенные районы, где вредители являются проблемой. Это может быть частью стратегии «приманить и убить», когда аттрактант сочетается с целенаправленным инсектицидом с низким уровнем воздействия, или подхода «приманить и выпустить», когда полезные насекомые привлекаются к сельскохозяйственным культурам для естественной борьбы с вредителями. Этот подход согласуется с более широким пониманием того, что летучие фитохимические вещества играют значительную роль в том, как насекомые ориентируются и находят хозяев или добычу.
Понимая точные химические сигналы, которые привлекают естественных врагов к вредителям, сельскохозяйственная практика может уйти от распыления химикатов широкого спектра действия и перейти к более целенаправленным, экологически чистым решениям. Это исследование представляет собой шаг вперед в использовании возможностей естественной химической коммуникации для устойчивой борьбы с вредителями, предлагая теоретическую основу для будущих полевых применений для манипулирования поведением хищников и защиты урожая.
Источник: Рlos One.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0327160