Химикаты с «запахом страха» от вредных насекомых

Использование «запаха страха» для защиты садов и сельскохозяйственных культур от вредных насекомых.

Для домашних садоводов и фермеров травоядные насекомые представляют серьезную угрозу для их тяжелой работы и урожайности. Насекомые-хищники, которые питаются этими насекомыми, излучают запахи, которые могут почувствовать вредители, которые изменяют поведение вредителей и даже их физиологию, чтобы их не съели. Поскольку клопы становятся все более устойчивыми к традиционным пестицидам, исследователи теперь сообщают, что они разработали способ сдерживания «запаха страха», производимого хищниками, для естественного отпугивания и уничтожения вредных насекомых без необходимости использования агрессивных веществ.

Исследователи представят свои результаты сегодня на осеннем заседании Американского химического общества (ACS). ACS Fall 2021 — это гибридная встреча, которая проводится виртуально и лично с 22 по 26 августа, а контент по запросу будет доступен с 30 августа по 30 сентября. На встрече будет представлено более 7000 презентаций по широкому кругу научных тем.

«Нередко использовать наши чувства, чтобы избежать рискованных ситуаций. Если бы здание загорелось, мы, люди, могли бы использовать зрение или обоняние, чтобы обнаружить угрозу», — говорит Сара Германн, доктор философии, главный исследователь проекта. «Существуют доказательства таких поведенческих реакций на риск в различных таксонах, которые предполагают, что организмы-жертвы могут обнаруживать угрозы хищников, но механизмы обнаружения не очень хорошо изучены, особенно с насекомыми».

Поведение насекомых

«Насекомые полагаются на обонятельные сигналы, чтобы найти пищу, партнеров и места для жизни, так что это прекрасная возможность изучить, как использовать эти запахи для управления их поведением», — говорит Джессика Кансман, доктор философии, постдок, представляющий работа на собрании. Германн и Кансман в Государственном университете Пенсильвании.

Тля является очень разрушительным вредителем для множества сельскохозяйственных культур, и их большое количество, способность передавать патогены растений и повышенная устойчивость к инсектицидам делают их постоянной проблемой для производителей. Они также являются любимой пищей божьей коровки, которую садоводы приветствуют как источник устойчивого управления вредителями.

Исследования Германа показали, что тля и другие травоядные насекомые будут держаться подальше от полей и садов, если они чувствуют запах хищников поблизости.

Не только это, но и воздействие запахов, исходящих от божьих коровок, также может привести к замедлению темпов размножения тлей и увеличению их способности отращивать крылья, и оба эти поведения призваны избегать угроз.

Помня об этих наблюдениях, исследовательская группа решила определить, могут ли обонятельные сигналы, исходящие от божьих коровок, сами по себе бороться с вредителями. Они начали с выявления и извлечения летучих запахов живых божьих коровок с помощью газовой хроматографии — масс-спектрометрии, которая разделяет и позволяет идентифицировать отдельные компоненты запаха божьих коровок. Чтобы увидеть, на какие соединения будет реагировать тля, они подключили антенны живых тлей к электроантеннограмме (EAG) и подвергли их воздействию каждого отдельного запаха, издаваемого хищником, чтобы увидеть, какие соединения они обнаруживают. Сила их реакции была измерена на основе сигнала, полученного машиной EAG. Из многих соединений, выделяемых божьими коровками, тля наиболее сильно реагирует на метоксипиразины, такие как изопропилметоксипиразин, изобутилметоксипиразин и втор-бутилметоксипиразин.

После того, как соединения были идентифицированы, Германн и его команда приступили к созданию специальной смеси запахов, которую можно использовать в диффузоре эфирного масла, который будет распространять аромат с течением времени по саду или полю.

Затем команда планирует провести полевые испытания своих ароматизаторов, чтобы увидеть, похоже ли воздействие на тлей и божьих коровок на то, что они наблюдали в лаборатории. Германн и Кансман также хотят определить зону распространения диффузоров и могут ли они применяться к другим вредителям и хищникам, а также к различным типам сельскохозяйственных культур. Кроме того, они сотрудничают с производственной компанией, чтобы разработать специальные диффузоры для коммерческого использования как фермерами, так и садоводами.

Использование хищных насекомых в борьбе с травоядными

Хищные насекомые — ценные инструменты в устойчивом управлении растительноядными насекомыми в агроэкосистемах. Значительные исследования сосредоточены на привлечении и удержании естественных врагов, которые поедают и, таким образом, сокращают популяции травоядных, наносящих ущерб сельскохозяйственным растениям. Однако простой риск нападения хищников может спровоцировать изменения в поведении и физиологии травоядных, которые могут повлиять на репродуктивную способность и выживаемость травоядных. Вклад этой приспособленности в реакцию на риск (известную как непотребительские эффекты) в подавлении популяций травоядных вредителей в качестве инструмента борьбы с вредителями изучен гораздо меньше, равно как и идентификация механизмов, используемых травоядными для выявления риска хищничества.

Цель нашего исследования состояла в том, чтобы спросить:

1. играют ли запаховые сигналы от хищников роль в обнаружении риска жертвой;
2. способны ли эти запаховые сигналы вызывать непотребительские эффекты у организмов-жертв?

Мы задаем эти вопросы, используя в качестве системы травоядную зеленую персиковую тлю (Myzus persicae (Sulzer)), хищную разноцветную азиатскую божью жук (Harmonia axyridis (Pallas)) и капусту (Brassica oleracea). В этом исследовании мы сначала определили профиль летучих запахов H. axyridis с помощью ГХ-МС и оценили биоактивность соединений и смеси с помощью GC-EAG. Мы дополнительно исследовали влияние этих запахов на M. persicae, используя ольфактометрические анализы с двумя вариантами выбора. Мы также обнаружили, что воздействие летучих запахов H. axyridis влияет на выбор растения-хозяина и репродуктивную способность M. persicae в лабораторных экспериментах. Этот подход имел решающее значение для определения того, приводят ли запахи добычи к изменениям в поведении и продуктивности травоядных животных, которые в конечном итоге улучшают продуктивность растений. Использование непотребительских эффектов за счет использования естественных сигналов неприятного запаха является многообещающим будущим направлением прикладной химической экологии в устойчивой борьбе с вредителями.

Источник

Метки: пестициды