Западный кукурузный корень - Western corn rootworm

Западный кукурузный корень
Diabrotica virgifera side.jpg
Научная классификация редактировать
Королевство:Animalia
Тип:Членистоногие
Учебный класс:Насекомое
Заказ:Жесткокрылые
Семья:Chrysomelidae
Род:Диабротика
Разновидность:
D. virgifera
Биномиальное имя
Diabrotica virgifera

В Западный кукурузный корень, Diabrotica virgifera virgifera, является одним из самых разрушительных кукурузный корень виды в Северная Америка, особенно в районах выращивания кукурузы на Среднем Западе, таких как Айова. Родственный вид, северный кукурузный корень, Д. Барбери, совместно обитает на большей части ареала и довольно похож по биологии.

Два других подвид из D. virgifera описаны, в том числе мексиканский корнеплод кукурузный (Diabrotica virgifera zeae), который сам по себе является серьезным вредителем, поражающим кукурузу в этой стране.

Личинки корневого червя кукурузы могут уничтожить значительную часть кукурузы, если их не лечить. В Соединенных Штатах, по текущим оценкам, 30 000 000 акров (12 000 000 га) кукурузы (из 80 миллионов[требуется разъяснение ] выросли) заражены кукурузным корневым червем. В Министерство сельского хозяйства США по оценкам, кукурузные корневые черви ежегодно приводят к потере дохода на 1 миллиард долларов,[1] включая 800 миллионов долларов потерь урожая и 200 миллионов долларов расходов на лечение производителей кукурузы.[нужна цитата ]

Жизненный цикл

Жизненные циклы северного и западного кукурузного корневого червя имеют много общего. Оба зимуют в почве в стадии яйца. Яйца, откладываемые в почву летом, имеют форму американского футбола, белые и имеют длину менее 0,004 дюйма (0,10 мм). Личинки вылупляются в конце мая - начале июня и начинают питаться корнями кукурузы. Только что вылупившиеся личинки - это маленькие белые черви длиной менее 0,125 дюйма (3,2 мм). Кукурузные корневые черви проходят три личиночных возраста, окукливаются в почве и выходят имаго в июле и августе. Каждый год появляется одно поколение. У личинок коричневая голова и коричневая отметина на верхней части последнего сегмента брюшка, что придает им двуглавый вид. У личинок три пары ног, но их обычно не видно без увеличения. После кормления в течение нескольких недель личинки роют клетку в почве и линяют до стадии куколки. Куколка белая и имеет основную форму взрослой особи. Взрослые корневые черви имеют длину около 0,25 дюйма (6,4 мм). Кукурузные корневые черви желтоватые с черной полосой на каждом покрытии крыла. Кукурузные короеды имеют однотонный цвет и варьируются от светло-коричневого до бледно-зеленого.[2]

Время вылупления яиц варьируется от года к году из-за разницы температур и местоположения. Самцы начинают появляться раньше самок. Возникновение часто продолжается месяц и более. В годы с жарким и засушливым летом численность западных жуков-кукурузных червей может быстро сокращаться после середины августа, хотя летом с менее экстремальными условиями их можно встретить до первых заморозков.[2]

Самки спариваются вскоре после появления на свет. Самкам кукурузного корневого червя необходимо кормить в течение двух недель, прежде чем они смогут отложить яйца. Температура и качество корма влияют на период до откладки яиц. Самки обычно откладывают яйца в верхние 8 дюймов (200 мм) почвы, хотя их можно откладывать на глубину более 12 дюймов (300 мм), особенно если поверхность почвы сухая. Самки западного корневого червя с большей вероятностью откладывают часть своих яиц на глубине менее 8 дюймов (200 мм), чем самки северного корневого червя.[2]

Кормление

Личинки корневого червя могут развиваться только на кукурузе и некоторых других видах трав. Личинки корневых червей, выращенных на других травах (в частности, на желтом лисохвосте), вырастали во взрослые особи позже и имели меньший размер головной капсулы, чем у взрослых особей, по сравнению с личинками, выращенными на кукурузе.[3] Взрослые особи питаются в основном кукурузными рыльцами, пыльцой и зернами открытых кончиков ушей, хотя они будут питаться листьями и пыльцой других растений. Взрослые особи начинают появляться до того, как появятся репродуктивные ткани кукурузы, взрослые особи могут питаться тканью листьев, соскабливая зеленую поверхностную ткань и оставляя вид оконного стекла. Однако взрослые особи быстро переходят к предпочтительным зеленым шелкам и пыльце, когда они становятся доступными. Взрослые черви кукурузы питаются репродуктивными тканями кукурузы, но редко - листьями кукурузы. Взрослые «северные» взрослые с большей вероятностью, чем «западные» взрослые, откажутся от кукурузы и будут искать пыльцу или цветы других растений по мере созревания кукурузы.[2]

Кормление повреждений

Большинство повреждений кукурузы вызвано питанием личинок. Птенцы находят корни и начинают питаться тонкими корневыми волосками, проникая в кончики корней. По мере роста личинки питаются и проникают в первичные корни. При большом количестве корневых червей питание личинок и повреждение поврежденных корней возбудителями корневых гнилей может привести к обрезке корней до основания стебля. Тяжелое повреждение корня нарушает способность корней переносить воду и питательные вещества, снижает рост и приводит к снижению урожайности зерна. Тяжелое повреждение корней может привести к полеганию растений кукурузы, что затруднит сбор урожая. Кормление шелком взрослыми может привести к обрезке кончика уха, обычно называемой вырезка из шелка. В полевой кукурузе популяции жуков иногда достаточно высоки, чтобы вызвать сильное обрезание шелка во время выпадения пыльцы, что может помешать опылению.[2]

История вторжений

Западный кукурузный корневой червь быстро расширил свой ареал в Северной Америке во второй половине 20 века. Сейчас он присутствует в юго-западном регионе США. Кукурузный пояс к восточному побережью. Он был введен в конце 20 века в Европа, где впервые наблюдали вблизи Белград, Сербия в 1992 г.[4] Сербская вспышка распространилась на север и юг, включая Греция к Польша и к востоку от Италия к Украина.[5] В дополнение к этой большой сплошной территории в Центральной и юго-восточной Европа, прерывистые вспышки выявлены в Европе. Первый был обнаружен возле Венеция, Италия, в 1998 г., на северо-западе Италии (Пьемонт ) и Швейцария (кантон Тичино ) в 2000 г., северо-восток Италия в 2002 г. (около Порденоне ) и 2003 г. (около Удине ), северный Италия (Трентино ), Восточная Франция (Эльзас ), Швейцария, Бельгия, то объединенное Королевство и Нидерланды в 2003 году и Парижский область, край, Франция в 2002, 2004 и 2005 годах. Вспышки выявлены на севере Швейцария, Бельгия, то Нидерланды и Парижский регион не сохранился.[5]Распространение европейского корневого червя произошло в результате нескольких интродукций Северная Америка.[6] По крайней мере, три последовательных интродукции привели к вспышкам, обнаруженным в Сербии в 1992 г. Пьемонт в 2000 г. и Иль-де-Франс в 2002 г. Европейские вспышки наблюдались в Эльзас в 2003 г. и Иль-де-Франс в 2005 г. произошло два дополнительных введения от Северная Америка, доведя до пяти количество трансатлантических знакомств.[7] Точное североамериканское происхождение европейских интродукций еще не установлено, но наиболее вероятным представляется север США.[7]Небольшие удаленные вспышки на юге Германии и северо-востоке Италии, скорее всего, были вызваны случаями распространения на большие расстояния из Центральной и Юго-Восточной Европы. Таким образом, крупная европейская вспышка, вероятно, распространяется за счет расслоенного распространения, включая как непрерывное, так и прерывистое распространение на большие расстояния. Этот последний способ распространения может ускорить экспансию в Европе.[8]

Управление

Множественные методы управления направлены на борьбу с корневыми червями кукурузы. Эти методы включают отбор сортов кукурузы, ранний посев, инсектициды, севооборот и трансгенный сорта кукурузы.

Разнообразие

Нет доступных коммерческих, нетрансгенных устойчивых сортов кукурузы. Несколько гибридная кукуруза черты уменьшают повреждение за счет увеличения прочности стебля и размера корневой массы. Эти характеристики позволяют растению лучше переносить подкормку корневых червей, с меньшей вероятностью полегания.[2]

Ранняя посадка

Ранние посаженные поля, на которых уже закончилось сбрасывание пыльцы, менее привлекательны и, следовательно, имеют меньшую яйценоскость. Когда начинается питание корневых червей, на ранних полях корневая система относительно крупнее. Это делает их несколько более терпимыми. Практики, которые способствуют укреплению корневой системы и в целом сильному урожаю, делают кукурузу более устойчивой к питанию и повреждению корневых червей.[9]

Инсектициды

Почвенный инсектициды эффективно бороться с корневыми червями кукурузы. Применение инсектицидов может быть оправдано в районах, которые ранее имели умеренный или высокий уровень повреждений. Количество взрослых особей, присутствовавших в течение предыдущего вегетационного периода, является лучшим ориентиром при выборе полей для обработки.[9] Однако в некоторых районах с высоким уровнем использования инсектицидов в центральной Небраска популяции жуков-жуков-кукурузных червей стали устойчивыми к некоторым инсектицидам. Олдрин сопротивление, вероятно, было занесено независимо, по крайней мере дважды, из Северной Америки в Европу. Органофосфаты, Такие как метил-паратион, может обеспечить эффективный контроль как личинок, так и взрослых особей. население в Центральной и Юго-Восточной Европе и на северо-западе Италии.[10]

Севооборот

Севооборот представляет собой последовательное и экономичное средство борьбы с корневыми червями в сезон после вспышки болезни в районах выращивания кукурузы, где жуки-корневища в основном откладывают яйца в кукурузе. Как способ уменьшить плотность корневых червей, он более эффективен, чем инсектициды.[2] Личинки кукурузного корневого червя должны питаться корнями кукурузы для правильного развития и созревания. Если они вылупляются на поле без кукурузы, они умирают от голода, потому что они не могут продвинуться более чем на 10–20 дюймов (510 мм) в поисках пищи.[9] Однако два биотипа корневых червей выживают при ротации. Вариант «сои» был впервые обнаружен в центральном Иллинойсе в конце 1980-х годов и распространился по Иллинойсу, Индиане, южному Висконсину и восточной Айове.[11] Вместо того, чтобы откладывать яйца на кукурузное поле, самки соевого варианта спариваются, а затем летят на соевое поле, чтобы отложить яйца, позволяя личинкам вылупиться на поле, которое, вероятно, вернется к кукурузе в следующем году. В 1980-х годах северный кукурузный корень стал проблемой, превзойдя практику севооборота кукурузы расширенными диапауза яйца.[12] Яйца оставались в почве в течение двух или более лет до вылупления, что позволяет избежать соевого года. По состоянию на 2017 год такая адаптация наблюдалась в районах Айовы, Миннесоты и Южной Дакоты, Висконсина и Небраски.[13]

Посадка второго или второго урожая может значительно увеличить популяцию корневых червей. Кукуруза с тыквой или кукуруза после тыквы - примеры схем посадки, которые усиливают давление корма корневых червей.[14]

Шреста, Данбар, Френч и Гассманн говорят нам, что полевой опыт вызывает различия в степени устойчивости к корневым червям кукурузы. На всех найденных полях были кукурузные корневые черви, устойчивые к этим признакам, но они заметили, что значительно больше личинок кукурузных корневых червей выжило на полях с устойчивостью к Bt. Они рекомендуют точный севооборот не только для уменьшения популяции червя, но и для замедления адаптации червя.[15]

Естественные враги

Среди естественных врагов - Аргиопа Бруенничи, Теридион впечатляющий, Кокчинелла sp., Pseudophomus rufipes.[16]

Трансгеники

Посадка устойчивой к корневым червям трансгенной кукурузы - еще одна стратегия минимизации ущерба.[17] Кукуруза BT эффективен для уменьшения повреждения корней, безопаснее и часто дешевле, чем инсектицид. Трансгенные признаки, выделенные из общей почвы бактерия Bacillus thuringiensis штамм (часто называемый Bt), продуцируют белок для борьбы с насекомыми.

Bt был впервые обнаружен в 1901 году японским биологом С. Ишиватари как источник болезни, убивавшей большие популяции тутовые шелкопряды. Впервые Bt был использован в качестве инсектицида в 1920 году, а составы в виде спреев, содержащие Bt-бактерии или Bt-белки, стали применяться в 1970-х годах для защита растений, включая органическое земледелие операции. Bt-инсектициды стали широко использоваться и развиваться в 1980-х годах в качестве альтернативы синтетическим инсектицидам. Начиная с 1980-х гг., Гены, ответственные за создание Bt белки были выделены и перенесены в растения кукурузы. Bt был коммерчески одобрен для выращивания трансгенных семян кукурузы в середине 1990-х годов. По сравнению с составами для опрыскивания трансгенные растения с белком Bt обеспечивают гораздо более эффективную защиту от насекомых в течение всего сезона. Другие белки Bt были использованы для генетической модификации картофеля, хлопка и других видов товарной кукурузы. Две наиболее распространенные марки трансгенной кукурузы Bt: Щедрость и Геркулекс.[нужна цитата ] Genuity Smartstax сочетает Monsanto с VT Triple Pro, Округлять Готов 2, и Система обработки семян Acceleron технологий, а также Dow Chemical Herculex Xtra и Liberty Link технологии. Acceleron, Herculex Xtra и VT Triple Pro включают средства защиты от повреждений насекомыми.

Bt необходимо проглотить, чтобы убить насекомое. Чувствительная личинка поедает белок, который затем связывается с рецепторами в кишечнике личинки. Связывание вызывает каскад эффектов, которые в конечном итоге приводят к смерти. Bt-белки обладают высокой избирательностью в отношении определенных категорий и видов насекомых, что исключает использование инсектицидов и их вредное воздействие на нецелевые организмы.[18]

Однако недавно в нескольких штатах Среднего Запада США были обнаружены штаммы корневых червей, которые проявляют устойчивость к Bt.[19] Согласно Monsanto, «YieldGard® VT Triple и Genuity® VT Triple PRO ™ кукурузные продукты ». В 2009 году было обнаружено, что четыре штамма в Айове обладают полевой устойчивостью к кукурузе Bt.[20] Было обнаружено, что некоторые корневые черви устойчивы к двум или более токсинам Bt в дополнение к устойчивости к севообороту. Эта способность быстро развиваться, чтобы адаптироваться к множеству свойств их нового источника пищи, оказалась большой проблемой для фермеров и ученых. В том же году Monsanto, DuPont Pioneer, Syngenta и Dow Agro-Sciences начали продавать семена кукурузы «сложенными» или пирамидальными, предназначенными для замедления развития устойчивости. Эти продукты объединили черты для повышения эффективности, однако многие из этих черт не работают, что скоро у них закончатся ингредиенты для складывания. Исследователи обнаружили новый бактериальный ген, который убивает корневых червей, но ожидается, что он станет доступен фермерам не раньше 2029 года.[21]

К 2014 г. Сингента Штаммы Agrisure RW-rootworm были обнаружены в Айове, а также глифосат. Продукты Agrisure на основе RW вышли на рынок в 2007 году. Однако у государственных чиновников, ученых и компаний нет единого мнения о том, как определять феномен устойчивости. Пораженные поля составили 0,2% акров трансгенной кукурузы США. В дальнейшем пострадавшие районы не чередовались с другими культурами.[22]

По состоянию на декабрь 2018 года было обнаружено, что кукурузный корень устойчив ко всем четырем признакам.[23]

Биологические растворы

В Австрии был разработан инновационный метод защиты, в котором впервые в полях используется метод «разрыва спаривания». Соответствующий продукт называется CornProtect.[24] Самки клопов распространяют феромоны, привлекающие самцов. С помощью этого нового метода такие феромоны помещаются на специально обработанные минеральные носители и медленно высвобождаются в течение всего периода полета насекомых. Спаривание значительно сокращается, поскольку самцы теряют ориентацию и меньше интересуются совокуплением. Размножение резко снижено [25] Внесение осуществляется с помощью обычных полевых опрыскивателей, что делает его экономически очень выгодным.[26]

Рекомендации

  1. ^ Меткалф, Р. Л. (1986). «Предисловие». В J. L. Krysan; Т. А. Миллер (ред.). В методах изучения диабротики-вредителя. Нью-Йорк: Спрингер. стр. vii – xv.
  2. ^ а б c d е ж грамм Wright, R .; Meinke, L .; Ярви, К. (июль 1999 г.). «Управление кукурузными корневыми червями». Университет Небраски. Получено 2007-02-03.CS1 maint: ref = harv (связь)
  3. ^ Ellsbury, M. M .; Banken, K. R .; Clay, S.A .; Форчелла, Ф. (2005). «Взаимодействие между западным кукурузным корневым червем (Coleoptera: Chrysomelidae), желтым лисохвостом и кукурузой». Экологическая энтомология. 34 (3): 627–634. Дои:10.1603 / 0046-225X-34.3.627.
  4. ^ Gray, M.E .; Sappington, T. W .; Miller, N.J .; Moeser, J .; Бон, М. О. (2009). «Адаптация и инвазивность западного кукурузного корневого червя: усиление исследований в отношении усугубляющихся вредителей». Ежегодный обзор энтомологии. 54: 303–21. Дои:10.1146 / annurev.ento.54.110807.090434. PMID  19067634.
  5. ^ а б «Европейская и средиземноморская организация защиты растений (ЕОКЗР)». Eppo.int. Получено 2014-04-04.
  6. ^ Miller, N .; Estoup, A; Топфер, S; Бурге, Д; Лапчин, Л; Дерридж, S; Kim, K. S .; Рейно, П; Фурлан, Л; Гиймо, Т. (2005). «Множественные трансатлантические интродукции западного кукурузного корневого червя». Наука. 310 (5750): 992. Дои:10.1126 / science.1115871. PMID  16284172. S2CID  2489144.
  7. ^ а б Ciosi, M .; Miller, N.J .; Kim, K. S .; Giordano, R .; Estoup, A .; Гиймо, Т. (2008). «Вторжение в Европу западного кукурузного корневого червя, Diabrotica virgifera virgifera: множественные трансатлантические интродукции с различным сокращением генетического разнообразия». Молекулярная экология. 17 (16): 3614–27. Дои:10.1111 / j.1365-294X.2008.03866.x. PMID  18662220.
  8. ^ Ciosi, M .; Miller, N.J .; Toepfer, S .; Estoup, A .; Гиймо, Т. (2011). «Стратифицированное расселение и увеличение генетической изменчивости во время вторжения в Центральную Европу западного кукурузного корневого червя, Diabrotica virgifera virgifera» (PDF). Эволюционные приложения. 4 (1): 54–70. Дои:10.1111 / j.1752-4571.2010.00133.x. ЧВК  3352514. PMID  25567953.
  9. ^ а б c Пирс, Ф. Б. и С. Д. Пилчер. Западный кукурузный корнеплод Государственный университет Колорадо. 24 марта 2006 г. Дата просмотра 3 февраля 2007 г.
  10. ^ Ciosi, M .; Toepfer, S .; Li, H .; Haye, T .; Kuhlmann, U .; Wang, H .; Зигфрид, В .; Гиймо, Т. (2009). "Европейское население Диабротика virgifera virgifera устойчивы к альдрину, но не к метилпаратиону » (PDF). Журнал прикладной энтомологии. 133 (4): 307–314. Дои:10.1111 / j.1439-0418.2008.01363.x.
  11. ^ Райс, М. Э. и Дж. Дж. Толлефсон. Вариант западного кукурузного корневого червя в Айове. Государственный университет Айовы. 13 марта 2006 г. Дата просмотра 3 февраля 2007 г.
  12. ^ Уилсон Х. Р. и Дж. Б. Эйсли. Мониторинг активности корневых червей западной кукурузы в соевых бобах для прогнозирования поражения корневых червей у однолетней кукурузы. Август 2001 г. Дата просмотра 3 февраля 2007 г.
  13. ^ Каллес-Торрес, Вероника; Кнодель, Джанет Дж; Boetel, Mark A; Френч, Б. Уэйд; Фуллер, Билли В; Выкуп, Джоэл К. (22.05.2019). «Полевая устойчивость популяций северных и западных корневых червей кукурузы (Coleoptera: Chrysomelidae) к гибридам кукурузы, экспрессирующим одиночные и пирамидные белки Cry3Bb1 и Cry34 / 35Ab1 Bt в Северной Дакоте». Журнал экономической энтомологии. 112 (4): 1875–1886. Дои:10.1093 / jee / toz111. ISSN  0022-0493. PMID  31114868. S2CID  162170836.
  14. ^ Грозя, Иоана; Стеф, Рамона; Виртейу, Ана Мария; Мольнар, Левенте; Карабет, Алин; Пуйя, Кармен; Добрин, Ионела (27.11.2015). «Кормление взрослых особей Diabrotica virgifera virgifera на посевах кукурузы». Бюллетень Университета сельскохозяйственных наук и ветеринарной медицины Клуж-Напока. Садоводство. 72 (2). Дои:10.15835 / buasvmcn-hort: 11393. ISSN  1843-5394.
  15. ^ Shrestha, Ram B .; Данбар, Майк У .; Френч, Брайан В .; Гассманн, Аарон Дж. (2018-07-03). «Влияние полевого опыта на устойчивость к Bt кукурузе западного кукурузного корневого червя, Diabrotica virgifera virgifera LeConte (Coleoptera: Chrysomelidae)». PLOS ONE. 13 (7): e0200156. Bibcode:2018PLoSO..1300156S. Дои:10.1371 / journal.pone.0200156. ISSN  1932-6203. ЧВК  6029802. PMID  29969492.
  16. ^ Grozea, I; Карабе, А; Chirita, R; Бадеа AM (2008). «Естественные враги в борьбе с инвазивными видами Diabrotica virgifera Virgifera с посевов кукурузы». Commun Agric Appl Biol Sci. 73 (3): 501–8. PMID  19226790.
  17. ^ Девос, Янн; Лиза Н. Мейлс; Йосеф Кисс; Брюс Э. Хиббард (2013). «Эволюция устойчивости западного кукурузного корневого червя к первому поколению генетически модифицированных Diabrotica-активных Bt-кукурузных событий: соображения управления и мониторинга». Трансгенные исследования. 22 (2): 269–299. Дои:10.1007 / s11248-012-9657-4. PMID  23011587. S2CID  10821353.
  18. ^ Компания Dow Chemical. Оценка безопасности продукта (PSA): Herculex RW Rootworm Protection. 26 сентября 2006 г. Дата просмотра 3 февраля 2007 г.
  19. ^ Gassmann, A. J .; Petzold-Maxwell, J. L .; Keweshan, R. S .; Данбар, М. В. (2011). «Устойчивость западных корневых червей к Bt кукурузе, выработанная в полевых условиях». PLOS ONE. 6 (7): e22629. Bibcode:2011PLoSO ... 622629G. Дои:10.1371 / journal.pone.0022629. ЧВК  3146474. PMID  21829470.
  20. ^ Гассман, Аарон Дж (июль 2012 г.). «Устойчивость западного кукурузного корневого червя к Bt кукурузе в полевых условиях: лабораторные прогнозы и результаты в полевых условиях». Журнал патологии беспозвоночных. 110 (3): 287–293. Дои:10.1016 / j.jip.2012.04.006. PMID  22537837.
  21. ^ Нордхаус, Ханна (14 февраля 2017 г.). «Корнбой против ошибки на миллиард». Scientific American. 316 (3): 64–71. Bibcode:2017SciAm.316c..64N. Дои:10.1038 / scientificamerican0317-64. ISSN  0036-8733. PMID  28207712.
  22. ^ Бунге, Джейкоб (1 апреля 2014 г.). "Вредители фермерского пояса грызут Syngenta". Wall Street Journal. Получено 2014-04-04.
  23. ^ Галликсон, Гил (1 декабря 2018 г.). «Почему борьба с корневыми червями кукурузы стала еще более сложной». Успешное земледелие.
  24. ^ «Литос натуральный | КорнПротект».
  25. ^ "Maiswurzelbohrer verwirren".
  26. ^ "Mit Pheromonen gegen den Maiswurzelbohrer". 2019-02-04.

внешняя ссылка

Данные, относящиеся к Западный кукурузный корень в Wikispecies СМИ, связанные с Diabrotica virgifera в Wikimedia Commons