Un esclusivo sistema di monitoraggio che utilizza un grafico di penetrazione elettrica, EPG e software personalizzato ha consentito al team di eliminare virtualmente la necessità di studi intensivi in serra e manodopera costosa. Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Insects . Credito:foto di Texas A&M AgriLife
Un team collaborativo di ricercatori del Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences Department of Horticultural Sciences e del Dipartimento di Biologia ha sviluppato un sistema unico per identificare le piante ospiti della scaglia di corteccia di crapemirto, un insetto che distrugge le piante nutrendosi della loro linfa.
La cocciniglia della corteccia di crapemyrtle si è diffusa in 17 stati in meno di due decenni e rappresenta una minaccia significativa per l'industria verde diffondendo una malattia con lo stesso nome.
Un esclusivo sistema di monitoraggio che utilizza un grafico di penetrazione elettrica, EPG e software personalizzato ha consentito al team di eliminare virtualmente la necessità di studi intensivi in serra e manodopera costosa. Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Insects .
Il lavoro ha catturato l'interesse dei rappresentanti dell'industria ecologica che cercano un modo per contrastare l'omonima malattia dell'insetto, che ha dimezzato il mercato del crapemyrtle. Secondo i ricercatori, le vendite di Crapemyrtle hanno un valore economico annuo di 69,5 milioni di dollari.
"È fondamentale controllare questo parassita perché può diffondersi rapidamente e potenzialmente minacciare l'industria e l'ecosistema verde", ha affermato Bin Wu, Ph.D., che si è recentemente laureato al programma di scienze dell'orticoltura ed è stato l'autore principale dello studio.
Il team di ricerca prevede una collaborazione tra i gruppi di ricerca di Hongming Qin, Ph.D., professore associato di biologia, e Mengmeng Gu, Ph.D., precedentemente con il Texas A&M AgriLife Extension Service. Hanno co-consultato i ricercatori di orticoltura Wu e Runshi Xie, Ph.D., anch'essi neolaureati. Elizabeth Chun, ricercatrice universitaria presso il Dipartimento di Biologia A&M del Texas, e Gary Knox, Ph.D., specialista in orticoltura ambientale e estensione di colture vivaistiche presso l'Università della Florida, completano il team.
La cocciniglia della corteccia di crapemyrtle è astuta. Ha un lungo apparato boccale che penetra nelle fessure della corteccia del crapemirto e ha una copertura di cera sul dorso che gli consente di schivare gli insetticidi che vengono spruzzati sulla corteccia degli alberi. Nel frattempo, continua a succhiare linfa dalla pianta, sottraendo i nutrienti fondamentali necessari per la crescita delle piante.
Dai fichi Chicago Hardy alla soia, il parassita cerca una vasta gamma di ospiti, aumentando ulteriormente la necessità di una cura. "La nostra ricerca è di capire la gamma ospite, o che tipo di specie di piante oltre al crapemyrtle sono esposte a questo", ha detto Wu.
Eliminando manodopera costosa
La ricerca è iniziata nel 2019, quando il team ha iniziato a testare diverse specie di crapemirto in una serra per verificarne la suscettibilità. I test iniziali hanno utilizzato il lavoro manuale e hanno richiesto più di sei mesi. Fu allora che il team decise che era necessario un metodo più efficiente e in tempo reale.
Utilizzando il sistema di monitoraggio EPG, il team è stato in grado di monitorare le attività di indagine dell'insetto nella pianta. I risultati hanno aiutato i ricercatori a saperne di più sull'interazione tra l'insetto e la pianta e ad acquisire una migliore comprensione del potenziale controllo dei parassiti. Le forme d'onda EPG hanno permesso ai ricercatori di osservare quali nutrienti estrae dalla pianta la cocciniglia della corteccia di crapemirto.
"Attraverso queste osservazioni e determinando quali nutrienti venivano portati via, siamo stati in grado di considerare quali erano le piante ospiti più probabili", ha detto Wu.
Alcuni cocciniglie di corteccia di crapemirto erano in grado di bere acqua ma non erano in grado di bere altri nutrienti per sostenere la loro crescita e sviluppo. Le piante su cui sono stati trovati questi insetti erano considerate "piante potenziali", il che significa che le squame della corteccia potrebbero sopravvivere per un po' e potenzialmente abbattere le difese delle piante per costringere le piante come ospiti.
Utilizzando l'EPG e il sistema software sviluppato da Chun, il team è stato in grado di calcolare la frequenza e l'ampiezza relativa per ciascuna forma d'onda EPG dagli oltre 500 megabyte di dati grezzi in pochi secondi. Lo studio del comportamento degli insetti offre ai ricercatori una comprensione più chiara delle potenziali piante e dell'attrazione.
"Avevamo bisogno di un modo per annotare quei dati ed Elizabeth Chun è entrata nel progetto conducendo la programmazione", ha detto Wu. "Abbiamo lavorato insieme per capire il lavoro di codifica per far sapere al computer come estrarre le forme d'onda EPG, che aspetto hanno, la durata della forma d'onda, ecc. utilizzando questo software. Esistono sia versioni online che scaricabili. Se qualcuno non non vogliono scaricare online, possono fare clic sul collegamento per utilizzare la versione online."
Il software è open source. Il progetto è già stato presentato in diversi incontri professionali accademici tra cui l'American Society for Horticulture Science, l'International Propagators Society e il Lone Star Horticulture Forum.
Dopo aver presentato al forum Lone Star a gennaio, un incontro del settore, Wu ha affermato che alcuni rappresentanti del settore ecologico hanno affermato che sarebbero stati in grado di collaborare per testare le loro piante.
"Hanno mostrato il loro interesse ed è per questo che non abbiamo richiesto il brevetto, volevamo condividerlo con il mondo accademico, il pubblico e l'industria", ha affermato.
Passaggi successivi
Il team di ricerca è considerato i primi pionieri nella ricerca sulla scala della corteccia di crapemyrtle. Xie ha lavorato alla biologia degli insetti su un progetto chiamato Life Table, uno strumento ecologico per studiare lo sviluppo di diversi organismi e la dinamica della popolazione, che non era stato fatto in precedenza per la scala della corteccia. Ciò ha portato a molte scoperte importanti, come il comportamento di accoppiamento dell'insetto.
Xie ha detto che le cocciniglie sono specie interessanti con diversi sistemi genetici e alcuni di loro si riproducono in modo asessuato.
"La femmina conduce uno stile di vita molto sedentario", ha detto Xie. "Stanno praticamente aspettando che il maschio, che è una mosca, istighi il comportamento di accoppiamento. Affinché il maschio trovi una femmina, la femmina deve rilasciare un feromone sessuale. Il nostro prossimo progetto di ricerca cercherà quali composti vengono rilasciati e come per usarli per interrompere l'accoppiamento.
"In questo momento, il controllo di questo insetto è l'uso di pesticidi sistemici. Ma gli insetti sono protetti da una copertura di squame, il che rende inefficace l'irrorazione. Per trattare chimicamente, dobbiamo inzuppare il terreno per fornire le sostanze chimiche nelle piante e gli insetti che si nutrono sulla linfa morirà. Tuttavia, questa pratica è anche dannosa per gli impollinatori. Il nostro obiettivo sarà vedere se siamo in grado di elaborare nuovi sistemi che controllino gli insetti senza fare troppo affidamento sui pesticidi."
Wu ha aggiunto che il lavoro include la cattura degli insetti maschi per interrompere il comportamento di accoppiamento.
"Vogliamo anche perseguire una cultivar resistente alle scaglie di corteccia di crapemyrtle", ha detto Wu. "Attualmente, sto cercando di sviluppare cultivar resistenti e nuove e di lavorare con l'industria. Sono un ponte per noi per imparare quali sono le loro esigenze prioritarie". + Esplora ulteriormente
