Forskere plukker opp den genetiske duften av Stinkbug Invaders


Nærbilde av brun Marmorated Stink Bug. Getty Images Hvis en bonde kan vokse den, kan en brun marinert stinkbug ødelegge den. Denne invasive svøpet har ødelagt epler, ferskener, tomater og mer enn 100 andre avlinger i hele Nord-Amerika. Når bønder legger merke til en angrep, er de nesten maktesløse for å stoppe den. Men de

Nærbilde av brun Marmorated Stink Bug. Getty Images

Hvis en bonde kan vokse den, kan en brun marinert stinkbug ødelegge den. Denne invasive svøpet har ødelagt epler, ferskener, tomater og mer enn 100 andre avlinger i hele Nord-Amerika. Når bønder legger merke til en angrep, er de nesten maktesløse for å stoppe den. Men det er håp: Lånteknikker fra akvatisk vitenskap, forskere har oppdaget et genetisk signal som kan øke alarmen i de tidligste stadiene av en invasjon - når det er tid til å handle.

Forskerne fant spor av brun marmert stink bug DNA i vannbøndene pleide å skylle sine produkter, rapporterer de i en studie, publisert i juni i grenser i økologi og miljø . Denne prøvetaking av "miljø-DNA" avslørte bugsens kryptiske tilstedeværelse på gårder godt før tradisjonell insektfyllingsteknikk kunne gjøre det.

Innfødt til Øst-Asia, den brune marmerte stinkbugen (såkalt for sin strekete, marmorøse mønster) ankom først i Nord-Amerika på slutten av 1990-tallet og har siden gjort sitt hjem i mer enn 40 amerikanske stater. Dette skadedyret er entydig devilish, swarming folks hjem om vinteren - ofte av tusenvis og fortærende bønderes kontantavlinger om sommeren. I 2010 forbrukte bugs epler verdt rundt 37 millioner dollar alene. Og disse dime-størrelse trusselene er langt fra kresne eaters. "Hvis vi liker å spise det, liker de å spise det, " sier Anne Nielsen, en landbruksforsker ved Rutgers University, som har forsket stinkbugs i 15 år og medforfatter studien. Disse inntrengerne angriper alle slags avlinger, fra tre frukter til løvrike grønnsaker. De kan svømme gårder i tall som gjør insektsmidler ineffektive. Interlopers forårsaket et totalt tap av Maryland ferskenhøst i 2012, ifølge Rafael Valentin, studiens hovedforfatter og en postdoktoralforsker ved Rutgers.

Nøkkelen til å stoppe en invasjon er tidlig påvisning, når målrettet ledelse fortsatt er mulig, sier Valentin. Men tradisjonell insektsovervåkning, som bruker feller snurret med stinkbug feromoner, fanger ofte feilene bare etter at befolkningen vokser stort nok til å forårsake skade, bemerker han. Så laget hans fikk kreativ, tilpasset metoder som brukes av akvatiske forskere for å oppdage potensielt invasive arter i innsjøer og bekker.

Forbindelser i vann kan blandes raskt, som det fremgår av sprøyting av matfargestoffer i en bolle med klart vann. Forskere har utnyttet dette fenomenet for å lete etter invasive arter som asiatisk karpe i Great Lakes-regionen. Karpe skiller ut rikelig med DNA i vannet via poop, oljer og tapte vekter. Takket være blanding kan forskere prøve for karpe DNA hvor som helst i en innsjø og avgjøre om fisken er til stede, selv i små mengder. Men det er et fast punkt når man bruker denne metoden til insekter på land. "Når DNA er skuret, forblir det på plass, " sier Dina Fonseca, en molekylær økolog og en del av Rutgers forskningsteam. Undersøkere ville savne nærværet av brune marmerte stinkbugs på en gård med mindre de samplet den spesifikke delen av en frukt hvor en insekt har kuttet sitt genetiske materiale. Men bøndenes egen operasjonskæde tilbød en løsning. "Gjennombruddet var klar over at bøndene normalt vasker avlinger før de sendes til markedet, " sier Fonseca. "Vi kan bare prøve vannet", som vil samle DNA fra alle overflater av skyllet produkt, legger hun til.

Forskerne testet ideen deres på to gårder: En ferske frukthage i New Jersey kjent for å ha stinkbugs og en blandet produsent gård i New Hampshire like utenfor inntrengernes anerkjente utvalg. På hvert sted samplet forskerne to liter av bønderens skyllvann. De setter også svart lys og feromon-baited feller for å fysisk fange bugs.

Som forventet oppdaget teamet brun marmorert stinkbug DNA i alle vannprøver fra New Jersey frukthage. Merkelig fant de også skadedyrets genetiske materiale i skyllvann fra New Hampshire-gården i alle åtte dager de samplet der. På den siste testdagen gikk en liten, umodentlig stinkbug inn i feromonfellen, som visuelt bekrefter gruppens positive DNA-identifikasjon. "Det var et veldig fint resultat, sier Fonseca. "Det var som, " Ok, vi tenker ikke på dette. " De er her."

Fonseca sier at hun alltid har forventet at lagets miljø-DNA-tilnærming skal lykkes. Likevel ble hun overrasket over hvor følsomme testene var tilsynelatende små antall stinkbugs på New Hampshire-gården. Hun og hennes kolleger hevder i studien at deres nye metode kunne "revolusjonere overvåkingen av landbruksskadevern".

Andre eksperter er mindre sanguine om løftet om miljø-DNA for å dømme stinkbug-pesten. Thomas Kuhar, professor i entomologi ved Virginia Polytechnic Institute, som ikke var involvert i studien, sier miljø-DNA representerer en kreativ tilnærming til insektovervåkning. Men, sier han, "Jeg vet ikke om det kommer til å forandre ansiktet på hvordan vi håndterer dette [skadedyret]." Tradisjonelle detekteringsteknikker er billigere og bedre å estimere skadedyrsopplevelse, i stedet for bare nærvær eller fravær, ifølge Kuhar. Han bemerker at miljø-DNA kan være nyttig i regioner som New Zealand, som for tiden ikke har brune marmoriserte stinkbugs, men er utsatt for invasjon. Til tross for miljøtiltakets begrensninger, ønsker noen bønder det velkommen.

Dette fremskrittet i tidlig påvisning av skadedyr er "stort" for produsenter, sier John Maccherone, en fjerde generasjon fersken- og plommeavler som driver Circle M gårder i New Jersey. Han mener at denne teknologien kan låne bøndene overhånden i et langvarig slag. "Selv om vi er i en gammel industri, og noen ting har blitt gjort det samme i tusenvis av år, " sier han, "det er alltid et invasivt skadedyr som banker på døren vår."

Fonseca arbeider allerede med miljøtekniske DNA-teknikker for å oppdage andre invasive insekter, inkludert smaragdassebørsen og den flekkede lanternflygen. Hun mener at denne metoden kan til og med bidra til å forhindre utilsiktet introduksjon av nye eksotiske arter, som ofte kommer som stowaways i fraktforsendelser. Fonseca planlegger å samarbeide med US Department of Agriculture for å "støvsuge" innkommende lastskip for å oppdage potensielle flyktige skadedyr. "Vi har et enormt antall introduksjoner av nye arter, " forteller hun. "Vi bør prøve og forhindre at de skjer helt."

Biospheric Bartering: Debtor Nations Betal regningene og bevare sine ressurserKlimaendring Remobiliserer Long Buried Pollution som arktiske ismelterKeystone XL Oljepipeline forverrer klimaendringKjør ned: Dammer, forurensning Reduser vestkystslaksnummerHøye IQ kan bidra til å redusere posttraumatisk stressFacet-Lift: Selvmonterende nanopartikler kan gi nøkkel til nye materialerTilbake til startHaig Donabedian: Finne en medisinsk nisje