Probenahme zur Schätzung von Frankliniella-Arten Blumenthrips und Orius-Arten-Raubtiere in Feldversuchen

Environment
 

Summary

Hier wird ein Protokoll vorgestellt, um die Anzahl der Thripsunde und winzigen Piratenwanzen-Raubtiere in Kulturen über mehrere Daten in Feldversuchen zu bestimmen. Außerdem wird veranschaulicht, wie die Wirksamkeit von Management-Taktiken gegen Thrips zu bestimmen und die Vorteile der Raubkunst durch winzige Piratenwanzen zu bewerten.

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Funderburk, J., Martini, X., Freeman, J., Strzyzewski, I., Traczyk, E., Skarlinsky, T., Adkins, S. Sampling for Estimating Frankliniella Species Flower Thrips and Orius Species Predators in Field Experiments. J. Vis. Exp. (149), e59869, doi:10.3791/59869 (2019).

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Abstract

Die westliche Blütenthripse Frankliniella occidentalis (Pergande) ist ein polyphagoer Schädling, der sich weltweit verbreitet hat. Der umfangreiche Einsatz von Insektiziden bei versuchen, seine Populationen zu kontrollieren, beseitigt natürliche Feinde und konkurrierende Blütenthripsarten, wodurch seine Populationen vergrößert werden. Eine unhaltbare Situation entwickelt sich mit gleichzeitig resistenten Schädlingspopulationen, sekundären Schädlingsausbrüchen und Umweltzerstörung. Integriertes Schädlingsmanagement nutzt das Wissen über Schädlings- und natürliche Feindbeziehungen, um Umweltfreundliche und nachhaltige Taktiken umzusetzen. Winzige Piratenwanzen sind die wichtigsten weltweiten Raubtiere von Thripsen. Sie können Frankliniella-Arten-Blütenthrips unterdrücken und schließlich kontrollieren. Blumenproben, die mindestens wöchentlich entnommen werden, sind erforderlich, um die Dynamik von Raubtier-Beute zu verstehen. Hier ist die Probenahme der Blumen von Obstgemüse und Begleitpflanzen, um die Dichte der einzelnen Thripsen und winzigen Piratenkäferarten zu schätzen. Repräsentative Daten veranschaulichen, wie das Protokoll verwendet wird, um die Wirksamkeit von Management-Taktiken im Laufe der Zeit zu bestimmen und wie die Vorteile der Raubüberfall durch winzige Piratenfehler zu bewerten. Das Probenahmeprotokoll ist ähnlich an die Probenahme von Thripsen und winzigen Piratenwanzen in anderen Pflanzenarten-Wirtsarten anpassbar.

Introduction

Die westliche Blütenthripse Frankliniella occidentalis (Pergande) war einer der ersten großen Schädlinge, die sich weltweit als Folge des Globalismus und des internationalen Handels mit landwirtschaftlichen Produkten ausbreiteten. Wirtschaftliche Schäden resultieren direkt aus der Fütterung und Eileiterundin und indirekt durch die Übertragung von pflanzenpathogenen Viren. Invasive Populationen waren bereits weitgehend resistent gegen die meisten Klassen von Insektiziden, und die Versuche, Populationen mit Insektiziden zu kontrollieren, haben den Schaden nur durch die Beseitigung wichtiger natürlicher Feinde und Konkurrierender Arten erhöht. Dieser Kontrollansatz hat Managementprogramme destabilisiert und zu resistenten Schädlingspopulationen, sekundären Schädlingsausbrüchen und Umweltzerstörung geführt1.

Integrierte Schädlingsbekämpfungsprogramme wurden aus dem Wissen über Schädlings- und natürliche Feindbeziehungen und die Auswirkungen von Managementtaktiken auf diese Beziehungen entwickelt. Die Bevölkerungsmerkmale der schnellen Kolonisierung und des Wachstums wurden lange geglaubt, um die Kapazitäten der natürlichen Feinde zu übertreffen, um die opportunistischen westlichen Blütenthrips zu regulieren; das heißt, bis sich herausstellte, dass Raub von natürlichen Populationen von Orius insidiosus (Say) nicht nur zur Unterdrückung der westlichen Blütenthripspopulationen führte, sondern auch zu einem Rückgang der Populationen in Richtung Aussterben2. Darüber hinaus sind die westlichen Blütenthripse meist blumenbewohnbar, in denen sie um Pollen und andere Blütenressourcen mit einheimischen polyphagon Blütenthripsen konkurriert.

In den meisten östlichen Vereinigten Staaten ist Frankliniella tritici (Fitch) der Hauptkonkurrent, während im südlichen Florida frankliniella bispinosa (Morgan)3die Hauptkonkurrentart ist. Die westlichen Blütenthripser leiden starke biotische Resistenz in Florida von den einheimischen Arten von Raubtieren und Konkurrenten BlumenthripsArten; es ist jedoch die dominierende Art in Lebensräumen, die durch Insektizide und andere Taktiken gestört werden, die Konkurrenten thrips und natürliche Feinde ausschließen. Daher ist ein Kernbestandteil der erfolgreichen integrierten Schädlingsbekämpfungsprogramme für Obstgemüse erhöht Raub und Wettbewerb3,4. Diese Programme wurden aus dem Wissen über die Räuber-Beute-Dynamik und die Wirksamkeit verschiedener Taktiken entwickelt, um Thripse zu verwalten und die biotische Resistenz zu erhöhen. Hier wird die Methode zur Schätzung der Dichten einzelner Thripse und winziger Piratenkäferarten in den Blüten von Obstgemüse und Begleitpflanzen in Florida gezeigt. Die Daten werden verwendet, um die Wirksamkeit der Management-Taktik zu bestimmen und die Vorteile der Raubüberfall durch winzige Piratenbugs zu bewerten.

Entwerfen des Blumenthrips-Sampling-Protokolls: Hintergrundinformationen

Als die westlichen Blütenthripsins in den 1980er Jahren5als Hauptschädling auftauchten, war es notwendig, Verfahren zu entwickeln, um die Anzahl der einzelnen Thripsarten in Feldstudien genau, effizient und genau zu bestimmen. Die hier beschriebenen Verfahren wurden aus den Erkenntnissen aus zahlreichen Studien entwickelt, die zum Verständnis der Biologie und des Managements von Blütenthripsen durchgeführt wurden. Beispiele für diese Studien sind Arbeiten von Funderburk et al.2, Hansen et al.6, Salguero Navas et al.7, Sutherland et al.8, und Tyler-Julian et al.9. Die Konzentrationen von Frankliniella-Arten und winzigen Piratenwanzen in Blumen ist verhaltensbasiert und kein Artefakt von Insektizid-Anwendungen oder Probenahme6. Schätzungen der Populationen in Blumen über andere Pflanzenteile sind in der Regel ausreichend, um die lokale Dynamik von Raubtier und Beute auf einem Pflanzenwirt zu verstehen und die Vorteile biologischer Kontrollprogramme auf der Grundlage der Raubtier-Beute-Verhältnisse zu bewerten. Die für Blumen entwickelte Methode kann jedoch an die Probenahme anderer Pflanzenteile angepasst werden. Die übliche Probeneinheit ist eine oder mehrere Blüten. Die Anzahl der Proben, die benötigt werden, um die gewünschte Genauigkeit zu erreichen, ist eine Funktion der Populationsdichte und der Anzahl der Blüten in der Probeneinheit.

Arten von Frankliniella neigen dazu, eine aggregierte Verteilung in Blumen zu sein, und Populationen sind in der Regel in den Blüten der oberen Pflanzenkronekonzentriert 7. Für die meisten Studien werden Die Blüten zufällig aus der oberen Hälfte der Pflanze ausgewählt. Relative Techniken, um Thripsen von Blumen zu entfernen, einschließlich flüssiges Waschen, mechanische Sauslegung oder Austrocknung, sind ungenau und ungenau8. Aus diesem Grund wird eine direkte Zähl-, absolute Schätztechnik verwendet. Thrips sind kleine Organismen ca. 2 mm in Iength, und Mikroskopie ist in der Regel notwendig, um die Art genau zu bestimmen. Die Blüten, die eine Probeneinheit bilden, werden in eine Durchstechflasche mit 70% Alkohol gelegt. Sobald die Proben gesammelt sind, werden die Fläschchen aus jedem Plot an das Labor für die Extraktion der Thripsen und winzigen Piratenwanzen und die genaue Bestimmung des Geschlechts, der Art und des Stadiums jedes Diagramms zurückgegeben. Experimente bestehen aus replizierten Feldplots, die verwendet werden, um die Wirksamkeit von Behandlungen zur Unterdrückung von Thripsen und die Vorteile der Raubtierbildung durch winzige Piratenwanzen zu bewerten. Während der Blütezeit des Pflanzenwirts werden mindestens wöchentlich Blütenproben entnommen. Randomisierte vollständige Blockexperimente sind nützlich, um die experimentellen Fehlerunterschiede in Thripsen und winzige Piratenwanzendichten zwischen Blöcken zu entfernen. Subplot-Behandlungsarrangements sind nützlich, um die Interplot-Effekte von Management-Taktiken zu reduzieren, die Thripsbewegungbeeinflussen 9.

Verarbeitung und Analyse von Blumenproben: Hintergrundinformationen

Vor den 1990er Jahren wurden Schlüssel zu Thripsarten für den Einsatz von taxonomischen Spezialisten entwickelt, die Thripsen zur Identifizierung auf Mikroskopschlitten mit einem von mehreren Montagemedien platzierten. Forscher, die Thrips Biologie und Management untersuchten, waren keine taxonomischen Spezialisten, und es gab keine Beteiligung von taxonomischen Spezialisten an den Studien. Typischerweise wurden die Thripsen in Proben aus diesen Studien in die Gattung, Familie, Unterordnung oder Ordnungsebene der Klassifikation eingesteckt. Nach der Ausbreitung der westlichen Blütenthripse gab es 1) eine rasche Verbreitung der Forschung über ThripsBiologie und Management und 2) die Anerkennung durch die Forscher für die Notwendigkeit, Thripsarten zu identifizieren und ein effizientes System für die Verarbeitung von Proben zu entwickeln.

In Studien Mitte der 1990er Jahre mit Thrips Populationsbiologie wurden erwachsene Thripsen aus den Proben auf Mikroskopdias platziert und vom Taxonomen R. J. Beshear (z.B. Salguero Navas et al.7) artikuliert. Die Larven wurden nur aufgrund eines Mangels an Larven-Identifikationsschlüsseln identifiziert, die zu dieser Zeit verfügbar waren. Die Schiebemontage war teuer und mühsam, und ein effizienteres System wurde entwickelt2. In späteren Studien wurden die Thripsen in den Proben aus den Blüten in einer Petrischale extrahiert, die 70% Alkohol enthielt, und die Männchen und Weibchen in der Petrischale wurden unter Stereoskopie zu Arten identifiziert. Der größte Teil unserer Forschung umfasst Arten von Frankliniella. Die Erwachsenen dieser Arten wurden mit Unterschieden in ihrer Chaetotaxie auf der dorsalen Oberfläche des Pronotums, des Kopfes und der Antennen10,11,12zu Arten unter dem Stereoskop getrennt.

Zusätzliches Know-how in der Thrips-Taxonomie wurde erworben, um andere Thripsen gattungen und Arten in den Proben zu erkennen und zu identifizieren. Weltweit gibt es zahlreiche Orius-Arten, die wichtige Raubtiere von Thripsen sind. Zwei Arten, O. insidiosus und O. pumilio (Champion), sind in weiten Teilen Floridas13sympatisch. Die Erwachsenen dieser Arten sind durch Farbeigenschaften des Basalantennensegments, Femora des Hinterbeins und Cuneus auf dem Flügel getrennt. Thrips Arten und Geschlechter unterscheiden sich in ihrer Biologie und Verhalten; Daher werden die Daten für jeden in der Regel separat analysiert. Da die Thrips-Populationen in Blüten ein aggregiertes Verteilungsmuster aufweisen, müssen die Daten transformiert werden, um die Varianzen zwischen den Behandlungen zu stabilisieren. Die Behandlungsmittel werden anhand der Für den Versuchsentwurf geeigneten Varianzanalyse verglichen, und die Daten werden für jedes einzelne Datum und/oder für Daten analysiert, die über Datum2,9gepoolt werden. Die Analyse der Auswirkungen auf einzelne Daten ist wichtig, wenn die Behandlungsunterschiede je nach Datum variieren. Das Verhältnis der gesamten Thripsen (Erwachsene und Larven) pro Minute Piratenkäfer (Erwachsene und Nymphen) wird verwendet, um die Wirksamkeit der biologischen Kontrolle mit winzigen Piratenkäfer n. B. in Florida Feldstudien zu bewerten, die ThripsPopulationen im Verhältnis von etwa einem Raubtier für alle 180 Thrips2,9.

Protocol

1. Feldexperiment, um die Auswirkungen von UV-reflektierenden Mulch, Kaolin und Begleitpflanzen auf Blütenthrips und ihre minute Piratenkäfer Raubtier zu bestimmen

  1. Erstellen Sie ein Feldexperiment mit einer Split-Split-Plot-Behandlungsanordnung in einem randomisierten kompletten Blockversuchsdesign mit Mulchtyp als ganze Plotbehandlung, Kaolin und kein Kaolin als Subplot-Behandlungen und Begleitpflanzen und keine Begleitpflanzen als Sub-Subplot-Behandlungen (Abbildung 1A,B)9,14.
    1. Layout Blöcke von Tomaten oder Pfeffer, die jeweils mindestens 6 m breit und 72 m lang sind.
    2. Zufällig lagen in jedem Block ganze Plots aus schwarzem und UV-reflektierendem Mulch, wobei jede ganze Parzelle aus sechs erhöhten Mulchbetten von mindestens 36 m Länge besteht.
    3. Pflanzen Sie alle 45 cm eine lineare Tomatenreihe oder zwei lineare Paprikareihen alle 30 cm in die vier Innenbetten jedes ganzen Grundstücks.
  2. Kaolin-Behandlung
    1. Teilen Sie zufällig jede ganze Handlung in gleiche Subplots von Kaolin oder keine Kaolin-Behandlungen.
    2. Kaolin ein- bis zweimal wöchentlich mit einer Rate von 7,0 kg/ha auf die Tomaten- oder Pfefferpflanzen in den Subplots auftragen, die für die Kaolinbehandlung zugewiesen sind.
  3. Begleitpflanzen
    1. Teilen Sie jedes Subplot zufällig in gleiche Teilplots von Begleitpflanzen oder oder begleitenden Pflanzenbehandlungen auf.
    2. Pflanzen Sie alle 30 cm zwei lineare Reihen von Bidens alba (L.) oder eine lineare Reihe von Helianthus annuus L. alle 30 cm in die beiden Außenbeete jeder Sub-Subplot-Behandlung mit Begleitpflanzen.

Figure 1
Abbildung 1: Beispiel experimentelle Feldstudie.
(A) Randomisiertes komplettes Blockdesign, um die getrennten und interaktiven Effekte von Begleitpflanzen, Mulch und Kaolineffekten auf Blütenthrips und winzige Piratenwanzen zu bewerten. (B) Bidens alba (L.) als Begleitpflanzenart mit Tomaten als Ernte9bewertet. Helianthus annuus L. als Begleitpflanzenart mit Pfeffer als Ernte14bewertet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

2. Flower Thrips Sampling-Protokoll

  1. Bereiten Sie 50 ml Probenfläschchen vor, bevor Sie zu den Versuchsflächen gehen.
    1. Legen Sie ein Etikett mit mulch, Kaolin und begleitender Pflanzenbehandlung, der Blocknummer und dem Probendatum auf der Außenseite und innerhalb jeder Durchstechflasche.
    2. Legen Sie genau 30 ml 70% Alkohol in jede 50 ml Durchstechflasche.
    3. Legen Sie die Fläschchen in ein Tablett.
    4. Nehmen Sie die Schalen zum Versuchsfeldgelände.
  2. Probieren Sie die Blumen für Thrips und winzige Piratenwanzen.
    1. Ordnen Sie die Tomaten- oder Pfefferpflanzen, die in jedem Sub-Subplot beprobt werden sollen, nach dem Zufallsprinzip zu.
    2. Probe zwischen morgens und nachmittags.
    3. Nehmen Sie die Proben aus der oberen Hälfte der Pflanze.
    4. Entfernen Sie den Durchstechflaschedeckel. Mit einem scharfkantigen Rasiermesser oder einer Schere, entfernen Sie vorsichtig die Blume aus der Pflanze. Die Blume schnell in die entsprechende vorbeschriftete Durchstechflasche geben. Drücken Sie die Blume in den Alkohol der Durchstechflasche (Abbildung 2). Ersetzen Sie den Deckel.
    5. Sammeln Sie 10 Blumen pro Probe. Stellen Sie sicher, dass jede Durchstechflasche dicht versiegelt ist, und schütteln Sie dann jede Durchstechflasche, um sicherzustellen, dass sich die Blüten im Alkohol befinden.
  3. Geben Sie die Schalen mit Proben zur Lagerung ins Labor zurück. Um sicherzustellen, dass die Proben vor der Verarbeitung nicht verschlechtern, halten Sie die Proben kühl und trocken auf. Kühlen Sie, wenn möglich, vor allem für Proben, die nicht schnell verarbeitet werden.
  4. Wiederholen Sie die Probenahme jedes Sub-Subplots mindestens wöchentlich während der Blütezeit der Ernte.

Figure 2
Abbildung 2: Verfahren zur Probenentfernung.
Eine Probe von 10 Tomatenblüten, die aus einem Sub-Sub-Plot im Tomaten-Push-Pull-Experiment9gesammelt werden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

3. Probenverarbeitung im Labor

  1. Extrahieren Sie die Thripsen und winzigen Piratenkäfer aus den Blüten in jeder Probe.
    1. Entfernen Sie die Probe aus dem Kühlschrank und Tablett, ohne den Inhalt zu stören.
    2. Entfernen Sie den Deckel der Durchstechflasche und extrahieren Sie vorsichtig mit einer Pipette überschüssigen Alkohol über den Blüten.
    3. Versiegeln Sie die Durchstechflasche und schütteln Sie, um die Thripsunde und winzigen Piratenwanzen in den Blumen zu lösen.
    4. Öffnen Sie die Durchstechflasche und gießen Sie den Inhalt in eine Petrischale. Spülen Sie das Innere der Durchstechflasche mit 70% Alkohol und gießen Sie den Inhalt in die Petrischale. Stellen Sie sicher, dass alle Thripsen und winzigen Piratenwanzen in der Durchstechflasche in die Petrischale gespült werden.
    5. Sezieren Sie jede Blume mit Zangen und spülen Sie mit 70% Alkohol, um sicherzustellen, dass alle Thripsen und winzigen Piratenwanzen entfernt wurden. Entfernen und entsorgen Sie die Blumenteile aus der Petrischale (Abbildung 3).
    6. Übertragen Sie die Petrischale auf die Plattform eines Stereoskops mit 40x–150x Vergrößerung.

Figure 3
Abbildung 3: Extrahieren von Thripsen und winzigen Piratenkäfern aus Blumen.
Eine Probe von 10 Tomatenblumen in eine Petrischale gegossen für die Verarbeitung, um die Anzahl der Thripsunde und Minute Piratenkäfer zu bestimmen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

  1. Identifizieren und zählen Sie die Blütenthripse in Proben.
    1. Identifizieren und zählen Sie in jedem Raster die Anzahl der erwachsenen Männchen und Weibchen jeder Blütenthrips-Art und die Anzahl der Frankliniella-Arten Larven.
    2. Identifizieren Sie die erwachsenen Blütenthripsarten in Florida basierend auf den Setae auf dem Pronotum, Kopf und zweiten Antennensegment10,11,12.
    3. Trennen Sie die Erwachsenen von F. bispinosa von den Erwachsenen von F. tritici und F. occidentalis durch die zusätzliche Stoutness der beiden Setae am vorderen dorsalen Rand des zweiten Antennensegments (Abbildung 4).
    4. Trennen Sie den erwachsenen F. occidentalis von denen von F. bispinosa und F. tritici durch die fast gleichen Längen des vorderen rand- und vorderen Winkel-Dur-Setaes auf dem Pronotum und durch die längere vierte postokulare Setae auf dem Kopf ( Abbildung 4).

Figure 4
Abbildung 4: Beispiele für morphologische Zeichen zur Identifizierung von Thripsen.
(A,B,C) F occidentalis: Kopf (A), Pfeile zeigen postokulare setae Paar IV; pronotum (B), Pfeile zeigen Paar der langen anteromarginal setae; distale dorsale Setae des Antennensegments II (B). (D,E,F,G) . F. bispinosa: Kopf (D); pronotum (E); distale dorsale Setae des Antennensegments II (F,G), Pfeil zeigt stout setae (F), seitliche Ansicht von stout setae (G). (H,I,J). F. tritici: Kopf (H); pronotum (I); distale dorsale Setae des Antennensegments II (J). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

  1. Identifizieren und zählen Sie die minute Piraten-Bugs in Florida-Beispielen.
    1. Identifizieren und zählen Sie in jedem Raster die Anzahl der erwachsenen O. insidiosus und O. pumilio und die Anzahl der nymphalen Orius-Arten 13,15.
    2. Identifizieren Sie den erwachsenen O. insidiosus durch die braunen Basalantennensegmente, durch die Femora, die dunkle Markierungen hat, und durch die Cuneus, die dunkelbraun ist.
    3. Identifizieren Sie den erwachsenen O. pumilio durch die gelben Basalantennensegmente, die gelbe oder strohfarbene Femora und durch die Cuneus mit blassem Stroh oder hellbrauner Farbe.
  2. Fügen Sie die Zahlen aus jedem Raster hinzu, um die Gesamtzahl der erwachsenen Männchen und Weibchen jeder Blütenthrips-Art, die Anzahl der Frankliniella-Artenlarven, die Anzahl der Erwachsenen-Minute-Piratenwane jeder Art und die Anzahl der winzigen Piratenkäfernymphen zu bestimmen. in der Probe.
  3. Wählen Sie repräsentative Gutscheine von Blumenthrips und Minute Piraten Käfer Erwachsene aus den Proben. Etikett nach Datum, Anlagenhost, Standort und Kollektor. Kurat für langfristige Konservierung.
  4. Übertragen Sie die Daten aus jedem Beispiel in eine Kalkulationstabelle, die das Beispieldatum, die Behandlung und die Replikation enthält.
  5. Erstellen Sie eine Datendatei, die die Daten aus den einzelnen Beispielen enthält. Berücksichtigen Sie den experimentellen Standort, das experimentelle Design sowie die Mengen und Daten jeder kulturellen Praxis, die zur Einrichtung und Aufrechterhaltung des Experiments verwendet wird.
  6. Verwalten und verwalten Sie die Datendatei mit entsprechender Sicherung für den langfristigen Zugriff.

Representative Results

Die in der Studie von Tyler-Julian et al.9 gesammelten Daten können verwendet werden, um die getrennten und kombinierten Effekte von Push-Faktoren (d. h. ultraviolett-reflektierende Mulch- und Kaolin-Anwendung) und Pull-Faktor (d. h. der Begleitpflanze Spanische Nadel, B) zu demonstrieren. . alba) über die Populationsdynamik von F. occidentalis erwachsenen Männchen und Weibchen in Tomatenblüten (Abbildung 1A). Die landwirtschaftlichen Plastikmulchbehandlungen im Experiment wurden verwendet, um das Bett des Hochbett-Kunststoffmulchsystems zu bilden, das typisch für das Produktionssystem ist, das verwendet wird, um hochwertiges Gemüse in Florida anzubauen. Der Mechanismus des ultraviolett-reflektierenden Mulchs bei der Schädlingsbekämpfung ist eine visuelle Abschreckung, die die Wirtssuche durch die erwachsenen Thripsen stört. Kaolin Anwendung auf den Tomatenpflanzen reflektiert auch genug ultraviolettes Licht, um die Thrips Erwachsene abzuschrecken. Daher wurde im Experiment ein split-split plot randomized complete block design verwendet, um die Interplot-Interferenz auf thrips Bewegung zu reduzieren, die aus den ultraviolett reflektierenden Eigenschaften der Mulch- und Kaolinbehandlungen mit Mulch- Behandlung (ultraviolett-reflektierende vs. konventionelle schwarze Mulch) als das gesamte Diagramm, Kaolin-Behandlung (zweimal wöchentliche Kaolin-Anwendung vs. kein Kaolin) als Subplot, und begleitende Pflanzenbehandlung (Begleitpflanzen vs. kein Begleiter) als Sub-Subplot. Die Unterparplangröße betrug sechs mal 9 m, wobei die vier Innenbetten jedes Unterteilplots aus einer linearen Tomatenreihe mit einem Abstand von 45 cm zwischen den Pflanzen für insgesamt 80 Pflanzen pro Sub-Subplot bestehen. Zwei Reihen spanischer Nadel wurden in jedes der beiden Außenbeete in den Sub-Subplots mit der Begleitpflanze mit einem Abstand von 30 cm innerhalb und zwischen den Reihen für insgesamt 128 Begleitpflanzen pro Sub-Subplot gepflanzt.

In jedem Sub-Subplot wurden an jedem der 13 Daten im Jahr 2011 während der Blütezeit der Tomatenernte zwei Proben von 10 Tomatenblüten gesammelt, und die Anzahl der erwachsenen männlichen und weiblichen F. occidentalis in jeder Probe wurde ermittelt (Abbildung 5). Die Auswirkungen von Mulch, Kaolin und Begleitpflanze auf jedes Geschlecht wurden mithilfe der Varianzanalyse für ein randomisiertes komplettes Blockdesign für eine Split-Split-Plot-Behandlungsanordnung für Daten über das Probendatum mit einem gemischten Modell analysiert (siehe Tyler-Julian et al. 9 für eine vollständige Beschreibung der Varianz- und Ergebnisanalyse). Die Haupteffekte von Mulch, Kaolin und Begleitpflanze waren signifikant für die männlichen westlichen Blütenthripsen (p < 0.01, 0.001, bzw. 0.001, während die interaktiveWirkung von Mulch X kaolin, Mulch X Begleitpflanze, Kaolin X und Mulch X Kaolin X begleitende Pflanzenwechselwirkungen waren nicht signifikant (p > 0,05). Diese Ergebnisse zeigten, dass jede der Haupteffekte die Anzahl der erwachsenen männlichen F. occidentalisreduzierte und dass die Auswirkungen jeder Taktik additiv waren, wenn sie miteinander kombiniert wurden.

Die Hauptwirkung von Mulch war signifikant für das Weibchen F. occidentalis (p < 0.01), während die Hauptwirkungen von Kaolin und Begleitpflanzen für das Weibchen F. occidentalis (p > 0,05) nicht signifikant waren. Daher reduzierte der ultraviolett-reflektierende Mulch das Weibchen F. occidentalis in den Tomatenblüten, aber Kaolin und die Begleitpflanze nicht. Die Mulch-X-Kaolin-Wechselwirkung war jedoch signifikant (p < 0,05), was zeigt, dass die kombinierten Wirkungen von ultraviolett-reflektierendem Mulch und Kaolin die weibliche F. occidentalis mehr als jede taktikische Tomate auf schwarzem Mulch verringerte die weiblichen F. occidentalis-Zahlen nicht. Die interaktiven Wirkungen von Mulch X Begleitpflanze, Kaolin X Begleitpflanze und Mulch X Kaolin X begleite Pflanzeninteraktionen bei weiblichen F. occidentalis waren nicht signifikant (p > 0.05).

Figure 5
Abbildung 5: Beispiel für die Analyse der Daten über das Stichprobendatum.
Die durchschnittliche Anzahl pro 10 Tomatenblüten (SEM) von erwachsenen männlichen und weiblichen F. occidentalis in Mulch, Kaolin und begleitenden Pflanzenbehandlungen für Probendaten, die 2011 in einem Push-Pull-Experiment in Gadsden County, Florida, an 13 Daten zusammengefasst wurden. Diese Figur wurde von Tyler-Julian et al.9 geändert.

Die Wechselwirkung des Mulch-X-Probendatums war im Experiment 2011 für männliche und weibliche F. occidentalis Erwachsene signifikant (p < 0,01 bzw. 0,001)9. Dies zeigte, dass der ultraviolett-reflektierende Mulch die Blütenthripszahlen auf einigen, aber nicht allen Probendaten reduzierte. Daher wurden zusätzliche Analysen durchgeführt, um die Auswirkungen von Mulch auf einzelne Probendaten zu bewerten. Die Wechselwirkung zeigte, dass der ultraviolett-reflektierende Mulch wirksam bei der Reduzierung der Blütenthripszahlen zu Beginn der Saison war, aber es gab keine Bedeutung auf einzelnen Probendaten in der Mitte oder Spätsaison (Abbildung 6).

Figure 6
Abbildung 6: Beispiel für die Bevölkerungsdynamik für die gesamte Plotbehandlung.
Die durchschnittliche Anzahl (+SEM) pro 10 Tomatenblüten (n = 18 Proben) von erwachsenen männlichen und weiblichen F. occidentalis an jedem Probendatum 2011 in der gesamten Plotbehandlung von schwarzem und ultraviolett-reflektierendem Mulch für Daten, die über Kaolin und Begleitpflanze gepoolt werden Behandlungen in den Push-Pull-Experimenten, die in Gadsden County, Florida, durchgeführt wurden (*zeigt die Bedeutung jenseits von 95% Signifikanz niveaugemäß nach der Analyse der Varianz, die für einzelne Probendaten durchgeführt wurde; d.f. = 1, 2). Diese Zahl wurde von Tyler-Julian et al.9geändert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Die Wechselwirkung des Kaolin-X-Probendatums war 2011 bei männlichen oder weiblichen F. occidentalis (p > 0,05)9nicht signifikant. Wie oben gezeigt, ergaben die Analysen der Daten, die über das Probendatum gepoolt wurden, dass Kaolin die weiblichen F. occidentalis-Zahlen nicht signifikant beeinflusste, während die männlichen F. occidentalis-Zahlen signifikant reduziert wurden. Das Fehlen einer signifikanten Kaolin-X-Stichprobendatumsinteraktion in den Analysen für Daten, die über das Stichprobendatum gepoolt wurden, ergab, dass die Ergebnisse für jedes Geschlecht über das Stichprobendatum hinweg konsistent waren (Abbildung 7).

Figure 7
Abbildung 7: Beispiel für die Populationsdynamik für die Subplot-Behandlung.
Die durchschnittliche Anzahl (+SEM) pro 10 Tomatenblüten (n = 12 Proben) von erwachsenen männlichen und weiblichen F. occidentalis an jedem Probendatum 2011 in der Subplot-Behandlung von Kaolin und kein Kaolin für Daten, die über begleitende Pflanzenbehandlungen im Push-Pull gepoolt werden Experimente, die in Gadsden County, Florida, durchgeführt wurden (*zeigt die Bedeutung jenseits von 95% Signifikanz niveaugemäß der Varianzanalyse für einzelne Probendaten; d.f. = 1, 4). Diese Zahl wurde von Tyler-Julian et al.9geändert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Die Wechselwirkung des Begleit-Pflanzen-X-Probendatums war 2011 bei der männlichen F. occidentalis (p < 0,05) signifikant, nicht jedoch bei der weiblichen F. occidentalis (p > 0,05)9. Die Analysen zur Bewertung der Auswirkungen der Begleitpflanze auf einzelne Probendaten ergaben, dass Begleitpflanzen die Anzahl der Erwachsenen F. occidentalis an den Probendaten der Spätsaison reduzierten, aber nie an den Probendaten zu Beginn oder zur Mitte der Saison (Abbildung8 ).

Figure 8
Abbildung 8: Beispiel für die Populationsdynamik für die Sub-Subplot-Behandlung.
Die durchschnittlicheZahl (+ SEM) pro 10 Tomatenblüten (n = 6 Proben) von erwachsenen männlichen und weiblichen F. occidentalis an jedem Probendatum 2011 in der Sub-Subplot-Behandlung von Begleitpflanze und keine Begleitpflanze in den Push-Pull-Experimenten in Gadsden County, Florida (*zeigt die Signifikanz jenseits von 95% Signifikanz nach der Analyse der Varianz, die für einzelne Stichprobendaten durchgeführt wird; d.f. = 1, 8). Diese Zahl wurde von Tyler-Julian et al.9geändert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Daten, die aus den Blüten der Begleitpflanze in der Studie von Tyler-Julian et al.14 gesammelt wurden, können verwendet werden, um die dynamische Beziehung zwischen winzigen Piratenwanzen und ihren Thripsen Beute in Blumen zu demonstrieren (Abbildung 1B). Wie in der Tyler-Julian et al.9 Studie waren die Ziele, die getrennten und kombinierten Effekte von Push-Faktoren (d.h. ultraviolett-reflektierende Mulch- und Kaolin-Anwendung) und einem Pull-Faktor (d.h. der Begleitpflanze) auf die Population zu bestimmen. Dynamik der Frankliniella-Arten erwachsene Männchen und Weibchen in Pflanzenblüten. In der Tyler-Julian et al.14 Studie war die vorherrschende Blütenthripsart F. bispinosa in der Begleitpflanze H. annuus und in der Pfefferernte (>99% der gesamten Thripsen in den Blüten). Die Thripse besiedelten schnell die Sonnenblumen und die Pfefferblumen, und ihre Zahl war am größten, kurz nachdem die Blüte begann (Abbildung 9). Die Populationen von Thripsgingen gingen im Laufe der Zeit zurück, als die Anzahl der winzigen Piratenwanzen zunahm. Das Raubtier-Beute-Verhältnis veranschaulichte die Fähigkeit des Raubtiers, die Thripspopulationen mit nahezu aussterbendem Thrips populationen zu unterdrücken, die im Verhältnis von >1 Raubtier pro 40 Thrips vorkommen.

Figure 9
Abbildung 9: Beispiel für die Bewertung der Vorteile von Raubkunst.
Durchschnittliche Anzahl (+SEM) der gesamten Thripsen (Erwachsene und Larven) und der Gesamtzahl der Orius spp. (Erwachsene und Nymphen) pro Helianthus annuus Blütenkopf in Experimenten, die 2011 und 2012 in Palm Beach County, Florida durchgeführt wurden (die Anzahl der gesamten Thrips Beute pro Raubtier an jedem in Klammern angegebenen Datum). Diese Zahl wurde anhand von Daten angepasst, die in Tyler-Julian et al.14 mit Genehmigung von Oxford University Press berichtet wurden.

Discussion

Probenahmeprotokolle mit der gewünschten Genauigkeit zur Schätzung der Populationsdichten von Blütenthripsen wurden für Florida-Kulturen über mehr als drei Jahrzehnte Feldforschung entwickelt. Es wurden Studien durchgeführt, um wichtige Aspekte der Blütenthripsbiologie zu verstehen, die die Bevölkerungsschätzungen beeinflussen. Beispielsweise wurden Studien durchgeführt, um die Auswirkungen auf die Schätzungen der Tageszeit zu verstehen, wenn die Probenahme16, Stichprobenposition innerhalb des Feldes16, Stichprobenposition auf einzelnen Pflanzen6,16, Muster der Aggregation in Blumen7und Blumenfarbe17. Es wurde festgestellt, dass diese Faktoren die Bevölkerungsschätzungen beeinflussen; Daher sind die Entscheidungen, wo, wann und wie, bei der Gestaltung des Stichprobenprotokolls in zukünftigen Forschungsstudien von entscheidender Bedeutung.

Winzige Piratenkäfer Erwachsene und Nymphen sind sehr anthophil, und das Raubtier aggregiert mit seiner Beute in einer dichteabhängigen Weise, indem es die gleichen Blüten bevorzugt, die auch von den Thripsen bevorzugt werden17. Sie nutzen auch Hinweise von Beute oder von Pflanzen, die durch Beute beschädigt wurden, um Thripse zu lokalisieren. Die Erwachsenen bewegen sich schnell zwischen Blumen, ein Verhalten, das ihre Fähigkeit verbessert, lokale Populationen von Thrips Beute in Raum und Zeit zu verfolgen18. Daher sollten Stichprobenprotokolle, die für die Schätzung von Populationen von Thrips entwickelt wurden, in zukünftigen Studien verwendet werden, wenn Populationen von winzigen Piratenwanzen geschätzt werden. Winzige Piratenwanzen sind effiziente Raubtiere der Erwachsenen und Larven verschiedener Frankliniella-Arten Blütenthrips19 . Die Anzahl des Raubtiers relativ zur Anzahl der gesamten Thrips-Beute liefert die beste Schätzung der Fähigkeit der winzigen Piratenwanzen, gemischte Populationen von Thripsen in den Blumen zu unterdrücken und zu kontrollieren. Dies sollte bei der Analyse der Daten in zukünftigen Studien berücksichtigt werden.

Die Frankliniella-Arten Erwachsene besiedeln die Wirtskulturen schnell, sobald die Blüte beginnt, und das schnelle Bevölkerungswachstum folgt in Abwesenheit der Sterblichkeit durch natürliche Feinde2,18,19. Auf einem guten Pflanzenwirt für Raubtier und Thrips Beute wie Sonnenblumen, Anzahl der Thripse sind am größten bald nach der Blüteneinweihung, gefolgt von Rückgängen in der Populationen als Minute Piratenkäfer erhöhen (Abbildung 9). Populationen von winzigen Piratenwanzen bleiben, obwohl Thripsfast fast ausgestorben sind. Um diese dynamische Beziehung zwischen Raubtier und Beute vollständig zu verstehen, ist es notwendig, während der Blütezeit der Ernte häufig zu proben. Das gleiche gilt bei der Untersuchung der Wirksamkeit anderer Arten von Taktiken, da sie an einigen Daten wirksam sein können und nicht an anderen. Ein- oder zweimal wöchentliche Probenahme über den gesamten Zeitraum der Blüte wurde verwendet, um die Auswirkungen mehrerer Taktiken in dem Push-Pull-System zu bewerten, das in Tyler-Julian et al.9,14untersucht wird.

Frankliniella ist die zweitgrößte Gattung in der Familie der Thripidae, und es gibt eine große Menge an Literatur, die die Erwachsenenlebensstadien20beschreibt. Ein Komplex von Arten bewohnt Blumen, die spezifisch für verschiedene Pflanzenwirtarten und geographische Standorte ist. Daher ist die fachkundige Identifizierung von diavorbereiteten Proben aus einer Teilmenge der ersten Probenahmen von entscheidender Bedeutung. Dann können in jedem Pflanzenwirt und geographischen Standort taxonomische Charaktere gewählt werden, die für die Erwachsenen jeder Art einzigartig sind, so dass die Art in zukünftigen Studien bestimmt werden kann, ohne zu dem mühsamen und kostspieligen Verfahren zu gehen, jeden einzelnen auf das Mikroskop zu setzen. Dias für die Betrachtung unter einem zusammengesetzten Mikroskop. Sie können einfach unter einem Stereoskop betrachtet und identifiziert werden. (In einigen ungewöhnlichen Situationen sind die morphologischen Zeichen, die zwei Arten trennen, so ähnlich, dass sie nicht unter dem Stereoskop getrennt werden können.) Die hier beschriebenen Methoden für die in den meisten Kulturen in Florida üblichen Arten sollten angepasst und an anderen geografischen Standorten verwendet werden, wenn die große Anzahl von Proben verarbeitet wird, die in Feldstudien benötigt werden, um die Wirksamkeit der Managementtaktik zu bestimmen und bewerten Sie die Vorteile der Raubüberfall durch winzige Piratenwanzen.

Disclosures

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Acknowledgments

Unterstützung gab es durch Specialty Crop Block Grants des Florida Department of Agriculture and Consumer Services Numbers 01856 und 024049. Zusätzliche Unterstützung kam durch Kooperationsvereinbarungen zwischen der USDA-ARS und der University of Florida Numbers 58-6618-2-096 und 58-6618-4-035. Wir danken den früheren Studenten, Postdocs und Mitarbeitern, die auf so viele Arten zu unserer Forschung beigetragen haben, um die Faktoren zu verstehen, die die Populationsdynamik von Blütenthrips beeinflussen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Alcohol Any source 70% ethanol or isopropyl
Centrifuge tube Fisher Scientific Co. 06-443-18 Flat cap and trayed
Forceps Fisher Scientific Co. 08-885 Medium point
Kaolin clay Novasource Surround WP 95% kaolin
Pasteur pipet Fisher Scientific Co. 13-678-6A 5 ¾ inch disposable
Petri dish Fisher Scientific Co. FB0875711A With grid
Probes/seekers Fisher Scientific Co. 08-995 6 inch bent end
Scalpel Fisher Scientific Co. 14-840-00 Excel international
Stereomicroscope Leica Microsystems M Series 40X and greater
UV-reflective mulch Intergro Metalized

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References

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