全世界的园丁都害怕蚜虫出现在他们的植物上。这种吸食植物汁液的昆虫有大约4,000种,其中约250种是害虫,它们会严重破坏花园或果园中的农作物。
其中一种是苹果绵蚜(Eriosomalanigerum)。顾名思义,这种蚜虫会攻击苹果树,其特征是白色蜡状分泌物覆盖并保护昆虫。
蚜虫原产于美国,在世界各地种植苹果的地方都能找到。它于1895年在南非首次被发现,随着时间的推移,它已成为苹果的严重害虫。
蚜虫通过植物的根系和地上部分侵染苹果树。蚜虫群落会导致苹果根部出现异常大的肿胀,阻碍整个植物的营养和水分流动。如果不控制蚜虫的侵染,树的芽、枝和结果木材可能会被彻底摧毁。根部上的蚜虫母虫会产下幼虫,这些幼虫会从根部迁移到苹果树的地上部分。幼树和新品种的苹果尤其容易受到蚜虫的侵害。
2023年,南非生产了130万吨苹果,其中出口544,759吨。苹果种植面积超过25,000公顷;主要种植区为15,000公顷,位于西开普省,特别是Ceres和Groenland地区。2023年苹果产值的估计值为每吨8,794兰特(约合490美元)。
过去几十年来,控制果园中苹果绵蚜虫害的最常见方法是使用大剂量化学杀虫剂。全球许多苹果种植者(包括南非生产商)都报告说,这些昆虫似乎对这些杀虫剂产生了抗药性。由于担心化学物质对环境的有害影响,科学家们开始寻找新的昆虫控制方法。
我们是斯泰伦博斯大学保护生态学和昆虫学系的生物学家,研究杀虫真菌和线虫以控制害虫。在最近的一篇学术文章中,我们研究了昆虫病原真菌是否有助于保护南非的苹果树免受苹果绵蚜的侵害。这些真菌自然存在于所有土壤中,但数量很少,它们可以控制昆虫种群。
我们想知道这些真菌是否可用于生物防治,即利用活体生物来控制害虫的方法。结果很明显:我们测试的六种真菌中有三种能够非常快速有效地感染和消灭苹果绵蚜。
土壤样本
为了进行研究,我们从西开普省的不同苹果园获取了土壤样本,并使用易感昆虫(黄粉虫)从土壤中捕获真菌。
分离出的真菌在培养皿中的琼脂上生长,一旦孢子变得可见,我们就收获它们,并将苹果绵蚜雌性浸入特定浓度中以评估其杀灭潜力。(雌性会自我受精,因此不需要雄性。)
真菌孢子附着在昆虫身上,通过一种管道进入蚜虫体内,并在蚜虫体外形成孢子。这些孢子可以大量生产,并以高浓度使用,自然杀目标害虫。
其中两种真菌在五天内就能非常有效地感染并杀苹果绵蚜雌性。这对于真菌来说速度非常快,因为真菌通常需要7到14天才能杀昆虫尸体并在其外部产生孢子。
我们对这些结果感到非常兴奋——特别是因为据我们所知,我们的研究小组是有史以来第一个测试昆虫病原真菌用于控制苹果毛蚜的研究小组。
新的控制工具
市场上有许多含有昆虫病原真菌的商品可用于控制昆虫。高浓度使用它们不会对生态环境产生负面影响,因为它们在目标环境中已经以少量自然存在。
现在我们知道了我们研究的当地昆虫病原真菌物种的能力,我们计划在更自然的条件下对它们进行测试。这包括在有遮盖物(如温室、遮荫棚和隧道)下生长的苹果树上使用它们。大规模培养和配方对于确保真菌在商业规模上发挥作用尤为重要。
最终,我们希望与当地商业公司合作,大规模生产这些特定的真菌物种。这将朝着帮助苹果种植者控制苹果绵蚜、避免杀虫剂抗药性问题和减少化学品对环境的污染迈出一步。