В Европе изучают борьбу с вредителями сельхозкультур при помощи запахов, звуков и вибраций

Может ли использование запахов, звуков или микроорганизмов, естественным образом присутствующих на листьях сельскохозяйственных культур, стать решением некоторых из самых сложных проблем, с которыми сталкиваются фермеры в борьбе с вредителями?

От репеллентов на основе запахов, которые маскируют посевы от тли, до микроорганизмов, которые незаметно изменяют поведение насекомых, и датчиков, которые подслушивают насекомых с помощью вибраций растений. Новая научная волна меняет способы борьбы фермеров с насекомыми-вредителями.

Это лишь некоторые из идей, появляющихся в результате исследований, которые новое поколение агротехнологических компаний пытается превратить в коммерческие проекты.

Французская компания Agriodor, созданная на основе исследований французского института INRAe, использует запахи для защиты сельскохозяйственных культур от тли, переносящей вирус желтухи сахарной свеклы, и от капустных блошек на рапсе.

Из двух наиболее передовым является репеллентная гранула для борьбы с Myzus persicae на сахарной свекле, говорит Винсент Жако, генеральный директор Agriodor.

«Гранула пропитана смесью запахов и покрыта натуральным материалом, обеспечивающим медленное высвобождение активных веществ для борьбы с тлей в течение как минимум 21 дня».

«Он действует тремя способами. Он отпугивает крылатых тлей, ответственных за заселение полей. Его запах нарушает их пищевое поведение, поэтому они меньше питаются, что снижает риск передачи вируса, и, наконец, из-за недостатка энергии, они меньше размножаются», — объясняет он.

Гранулы распределяются с помощью аппликатора для гранул от слизней из расчета 4 кг/га.

Испытания во Франции сократили заражение вдвое и снизили уровень вирусной желтухи, а продукт также используется в испытаниях в Великобритании совместно с Британской организацией по исследованию свеклы.

«В конце сезона наблюдается эффект повышения урожайности. В прошлом году, при очень низком уровне поражения тлей, во Франции урожайность составила 3 ​​т/га».

«В этом году, с увеличением численности тли, мы ожидаем большего роста».

Технология активна на всех стадиях жизненного цикла, что отличает её от феромонов, которые, как правило, направлены на нарушение брачного поведения взрослых самцов, говорит он.

Также были разработаны продукты для борьбы с долгоносиками на бобовых культурах, а в настоящее время ведётся проект по борьбе с капустной стеблевой блошкой на рапсе.

Первоначально ароматы были определены на основе библиотеки существующих запахов, известных своим влиянием на насекомых.

«Благодаря нашей технологии мы смогли определить, какие из 15-20 молекул в запахе наиболее эффективны, что позволило нам смешивать и создавать рецептуры нашей продукции».

Обратная химическая экология повышает скорость и эффективность идентификации потенциальных молекул.

В ней используется машинное обучение для прогнозирования того, какие молекулы, вероятно, свяжутся с обонятельными рецепторами в усиках насекомых, что затем можно проверить в лаборатории, чтобы увидеть, вызывают ли они желаемое поведение.

Исследование причин укусов комаров послужило источником вдохновения для еще одного потенциального решения проблемы вирусной желтухи, разработанного компанией BugBiome.

Доктор Алисия Шоуэринг провела пять лет в Лондонской школе гигиены и тропической медицины, изучая микробы, которые естественным образом живут на коже, производимые ими запахи и то, влияют ли они на привлекательность для комаров.

После того, как её соучредитель, Крис Мозедейл, указал на аналогичные проблемы в сельском хозяйстве, она переориентировала свою идею на защиту растений.

«Мы открываем инсектициды из микробов», — объясняет Алисия.

«Мы собираем микробное разнообразие с листьев сельскохозяйственных культур, а затем исследуем эти микробы, чтобы найти новые активные вещества для защиты от вредителей и передаваемых ими вирусов».

После отбора проб разнообразной группы микробов с листьев компания использует метаболический фингерпринтинг для выделения целевых микроорганизмов, а затем проверяет, вызывают ли они изменения в поведении насекомых.

Когда целевой микроорганизм идентифицирован, компания изучает конкретные природные продукты, которые он производит, чтобы выяснить, существует ли более традиционный инсектицидный механизм действия при его концентрировании, добавляет она.

Первая цель BugBiome — тля, в частности Myzus persicae, и вирусная желтуха сахарной свеклы, а в другой программе также ищутся кандидаты для борьбы с капустной стеблевой блошкой.

«Мы проводим испытания на сахарной свекле с использованием Niab», — говорит она.

«Наши испытания показали, что мы сокращаем количество тли, но необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять влияние на вирусную желтуху», — добавляет она.

В борьбе с насекомыми-вредителями можно использовать не только запах. Лаборатория профессора Эмили Бик в Университете Висконсин-Мэдисон в США исследует идею использования вибраций растений для обнаружения, идентификации и количественной оценки насекомых-вредителей.

«Мы прислушиваемся к насекомым», — говорит она.

«По мере того, как насекомые питаются листьями, проникают в стебель, питаются в корневой зоне, они вызывают вибрацию растения».

Эта информация не нова — энтомологи уже много лет используют пьезоэлектрические микрофоны, лазерные барометры и акселерометры для прослушивания вибраций растений.

«Главное отличие заключается в том, что мы можем обрабатывать все эти данные в большом объеме. Моя лаборатория записала данные по 17 различным системам выращивания культур и 27 вредителям, в основном насекомым, поскольку этот метод не очень подходит для нематод, чтобы выяснить, что можно обнаружить».

Начав с легко обнаруживаемых вредителей, таких как табачные гусеницы и колорадские жуки, которых было относительно легко идентифицировать по вибрациям, улавливаемым датчиком, они перешли к необнаруживаемым вредителям, таким как кукурузные корневые черви.

«Мы ввели в почву 2000 яиц кукурузного корневого червя, и когда выкопали растения, то увидели, что растения, на которые наносили яйца, издавали больше звуков, чем контрольные растения, на которые яйца не наносили», — говорит Эмили.

Убедившись в эффективности концепции, Эмили вместе с соучредителем Лоуренсом Стиллом основала в Великобритании стартап BugBug для разработки датчика, известного как «Подслушивающее устройство для насекомых», который крепится к растениям и записывает вибрации.

«Магия заключается в том, что мы объединили это устройство с нашими алгоритмами для анализа звуков способами, которые никогда раньше не применялись», — говорит она.

Эта информация может быть использована для борьбы с рядом различных насекомых-вредителей, включая личинки капустной стеблевой блошки.

Понимание того, когда личинки капустной стеблевой блошки покидают растение, может помочь в выборе времени для борьбы с вредителями с помощью инсектицидов или паразитоидов.