与昆虫作斗争:把讨厌的豆荚蛀虫和豆象虫赶走

来自世界各地机构的科学家正在开发保护措施,以保护作物免受有害豆类害虫的侵害。

MSU昆虫学教授Barry Pittendrigh(左)正在研究一株豇豆。

田间和收获后的虫害是豆科作物的主要威胁。储存以防止收获后损失一直是许多研究的重点,从测试各种类型的容器到使用移动作为虫害威慑。bob体育登录

1991年发表于自然通过密歇根州立大学昆虫学教授詹姆斯·米勒和两名研究生玛莎·昆汀和约瑟夫·斯宾塞建议撒哈拉以南非洲的农民使用装满50%到75%的圆柱形容器来储存豆子,并每天轮换两次。翻滚可以防止象鼻虫钻进豆子,而钻进豆子通常需要24小时。象鼻虫无法建立一个钻孔的位置,变得精疲力竭,最终死亡。研究结果bob体育登录表明,与不运动的对照组相比,豆象鼻虫的数量减少了97%。

这是第一个将运动作为害虫控制的研究。缺点是:由于时间和劳动力的原因,大规模农场不是一个可行的选择。为了对大型业务产生深远影响,需要对储存作物的容器进行评估。

普渡大学昆虫学杰出教授拉里·默多克(Larry Murdock)自1987年以来一直在研究非洲的害虫管理。他和他的团队在豆类创新实验室(LIL)的资助下开发了一种三层塑料袋,可以保护豇豆免受象鼻虫和其他昆虫的侵害普渡大学改良作物储存(PICS)项目.这些层被单独密封,形成一个密闭的容器。

bob体育登录研究人员还分析了这种塑料袋对其他作物的功效,包括普通豆类、玉米、豌豆和许多其他作物。该项目目前由普渡大学昆虫学研究副教授Dieudonné Baributsa领导,还研究了这种袋子预防bob体育登录霉菌和保存种子生长能力的能力。结果是有希望的,经济研究表明,这种袋子对非洲农民来说可能是一种具有成本效bob体育登录益的做法,将该项目推进到第三阶段。

pic3,这个项目今天被称为pic3,由比尔和梅林达·盖茨基金会资助。它的使命是通过在布基纳法索、埃塞俄比亚、加纳、马拉维、尼日利亚、坦桑尼亚和乌干达等目标国家增加袋子的实施,来扩大粮食安全、市场准入和农民的现金收入。目标是通过精确定位制造商和分销商来促进本地供应链。此外,在国际研究和推广实体以及非政府组织的协助下,该袋子的有效性演示已经向整个地区的种植者提供。bob体育登录

“豆科作物采后贮藏损失是小农面临的主要挑战,”Baributsa说。“PICS袋子通过减少储存损失来提高收入、粮食安全和营养。截至2015年,PICS示范活动惠及至少4.6万个村庄的300多万农民。非洲和亚洲的15家特许制造商和经销商已经销售了大约700万个袋子。”

把一切结合在一起

世界各地数百万人依赖豇豆作为日常饮食的基本组成部分。它们生长在非洲、南亚、中美洲和南美洲等气候温暖的地区,耐干旱,在贫瘠的土壤条件下也能茁壮成长。丰富的营养成分包括维生素、矿物质和蛋白质,使豇豆成为许多买不起肉的人的重要食物来源。

考虑到许多发展中国家缺乏获得粮食的渠道,这种作物的重要性就更加突出,因此保护所生产的作物至关重要。尽管豇豆耐寒,但它也面临着生物危险。病虫害如果管理不当,会大大减少产量。几十年来,来自美国大学和国际机构的科学家一直致力于减轻这些风险,为迫切需要稳定粮食供应的国家带来粮食安全。

豆荚螟虫是豇豆的主要害虫,一些农民的产量损失高达90%。也作豆vitrata时,豆荚螟在豆科植物的花上产卵。幼虫在进入豆荚之前以花为食。如果没有适当的处理,幼虫可以在短时间内吞噬整个作物。豆荚螟虫可以用杀虫剂来控制,但杀虫剂价格昂贵,资源贫乏的农民不容易获得,而且持续使用会导致目标害虫的抗药性增强。

无论是部署开创性的储存袋还是生物技术,为发展中国家配备新的基础设施以抗击虫害都需要能力建设。密歇根州立大学致力于提供教育服务,咨询和专业知识世界技术获取计划(WorldTAP)

在综合病虫害管理、生物技术、食品安全、知识产权等方面提供培训。WorldTAP与非洲当地机构合作,寻求将种植者与解决方案联系起来。对于豇豆农民来说,引进一种抗病虫害品种可能会改变他们的经营方式。

一个国际科学家团队来自非洲农业技术基金会(AATF)该公司正与非洲当地研究人员和先进实验室合作,通过使用细菌的一bob体育登录种基因(Bt基因),培育具有内置防虫功能的豇豆品种。Bt基因产生一种蛋白质,可以干扰豆科豆荚虫的消化系统,但它是豆荚虫特有的,对所有其他生物都是安全的,包括有益昆虫、人类和动物。

“我们帮助向非洲农民介绍实用的、可持续的技术,否则他们可能无法获得这些技术,”AATF执行董事丹尼斯·克耶特雷(Denis Kyetere)说。“通过我们的合作伙伴关系,我们可以开发和提供Bt豇豆等提高作物产量的技术。这是综合病虫害管理的一个组成部分(IPM)计划。密歇根州立大学还有其他机构协助教育公众IPM以及它可以如何提高生产率。”

Bt豇豆品系已在布基纳法索、加纳、马拉维和尼日利亚的受限田间试验中进行了测试,显示出有希望的结果。这些品种有望在未来五年内惠及小农。Kyetere是参观的几个人之一密歇根州立大学今年5月,他将参加该大学新成立的非洲伙伴联盟(Alliance for African Partnerships)倡议会议。该联盟鼓励研究创新和合作,同时扩大密歇根州立大学bob体育登录在非洲的工作组合。

“能力建设极其重要,因为我们希望在这些国家建立可持续的系统,用于病虫害管理等。密歇根州立大学昆虫学教授,WorldTAP项目主管。“培训和教育是必要的,我们需要开发并向农民提供一系列选择。生物技术只是工具箱中的一个工具。我们正在寻求制定一套长期有效的战略。这意味着我们需要来自
所有学科都要参与进来。”

LIL支持许多能力建设项目,包括由Barry Pittendrigh管理的豇豆害虫倡议,他是伊利诺伊大学(UI)昆虫毒理学的捐赠主席,他将加入该项目密歇根州立大学在八月担任密歇根州立大学系基础教授
昆虫学。

他的研究bob体育登录旨在为贝宁、布基纳法索、加纳和尼日尔的种植者提供考虑成本、人类健康和环境影响的策略。许多当地生产者每天的生活费不到2美元,因此改善管理必须在经济上有意义。Pittendrigh与伊利诺伊大学非洲研究中心助理主任Julia Bello-Bravo以及国际科学家共同提出了“ipm组学”。该项目将基因组学和地理信息系统技术结合到病虫害综合管理中。

Pittendrigh的小组进行了实地研究,确定了该地区豆荚螟虫和其他昆虫的害虫种群。人们探索了喷洒印楝油等传统方法,印楝油作为天然农药已使用了数百年。针对一种捕食豆荚螟虫的黄蜂的生物防治试验也在进行中。

“豇豆是数百万人的主食,也是蛋白质的重要来源,”Pittendrigh说。“它需要以当地农民可行的方式得到保护。我们与Manuele Tamò(贝宁国际热带农业研究所的昆虫生态学家)合作开发和释放生物防治剂,并与我们的东道国科学家合作研究可传授给农民的当地解决方案。bob体育合法吗但这一切都归结于可持续性,并确保我们提供全方位的IPM供农民选择的策略。”

一旦制定了管理计划,传播就会成为一项需要组织网络的重大挑战。研究团队bob体育登录正在与非政府组织合作无国界科学动画(SAWBO)这是一个由贝洛-布拉沃和皮滕德里联合创办的项目。SAWBO通过多种语言和免费的二维和三维动画传达科学和扩展信息。对于手机和平板电脑,免费的SAWBO应用程序是可用的。一家尼日利亚电视台播放了一些动画,促使皮滕德里在其他地方寻找类似的机会。

Pittebob体育登录ndrigh说:“需要这项研究来提供科学合理的解决方案,但如果我们不能把它交到农民手中,它就没有多大意义。”“SAWBO帮助我们通过移动设备,如手机,在某些情况下通过电脑和电视,与当地教育工作者和最终用户建立联系。在发展中国家,这些设备的可用性正在显著增加。使用SAWBO动画的平台越多,它就越有可能成功
对更多人产生积极影响。”

本文发表在《未来》杂志上,该杂志由密歇根州立大学AgBioResearch每年出版两次。BOB体育bob体育登录欲查看过去的期货,请访问www.futuresmagazine.msu.edu.欲了解更多信息,请发邮件给编辑霍莉·惠茨斯通whetst11@msu.edu或打电话517-355-0123

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