红色网状温室背后的科学:生态友好型农业的新曙光

红色网状温室背后的科学:生态友好型农业的新曙光虫害是所有园艺家的噩梦。新芽刚长出来,就会被蚜虫、甲虫和其他虫子入侵,成为它们的美味点心。虽然合成杀虫剂被广泛用于控制花园和农作物上的害虫,但许多杀虫剂会渗入土壤和水源,毒害植物、野生动物和无害昆虫,从而对自然环境造成破坏。一些害虫还对化学品产生了抗药性,因此,农民在使用杀虫剂时已无从选择,而且需要更频繁地使用。实验中使用的威尔士洋葱是一种名为Kujonegi的品种。这种洋葱是京都地区的传统蔬菜,也是当地烹饪的主食之一。图片来源:2024Tokumaru等人/科学报告农用网是保护作物和减少杀虫剂用量的另一种方法。当您经过果园或菜地时,可能会看到典型的白色、黑色或蓝色网状温室。就像蚊帐盖在床上一样,它们可以从物理上防止昆虫叮咬农作物。这些蚊帐最重要的特征是网孔的大小,孔越小,昆虫进入的空间就越小。然而,京都府农林水产中心和东京大学的一个研究小组发现,网的颜色可能是更重要的威慑因素。"我们测试了网眼尺寸比昆虫身体大的红网,但仍然比其他网眼尺寸较小的传统黑网或白网更有效。这种'光学害虫控制'依靠昆虫的色彩视觉特性来驱赶害虫,"东京大学农业与生命科学研究生院的下田雅美教授解释说。"大多数昆虫的眼睛里没有红色感光器,它们很难看到红色,因此我们对用一种看不见的颜色来控制昆虫感到很好奇"。蓟马通过破坏叶片和传播病害,对多种重要作物(包括威尔士洋葱、卷心菜、马铃薯、甜瓜、南瓜、草莓、棉花等)造成严重破坏。图片来源:2024Tokumaru等人/科学报告研究小组重点研究了一种害虫-洋葱蓟马(Thripstabaci)。这种昆虫对杀虫剂有很强的抗药性,通过蚕食农作物和传播有害病毒,对全球一系列重要农作物造成广泛破坏。研究人员测试了三种颜色组合的红网(红-白、红-黑和红-红)和三种网眼尺寸(2毫米、1毫米和0.8毫米)。他们还在实验室和野外测试了相同尺寸的典型黑网、白网和黑白组合网。总体而言,所有含有红色纤维的网在防止洋葱蓟马方面的效果都明显优于黑色或白色网。在第二次室外试验中,研究人员测试了红红网在不同覆盖度下的效果:无覆盖、全覆盖、仅顶部覆盖和仅侧面覆盖。由于该地区爆发了洋葱蓟马,因此使用了杀虫剂。全覆盖地块所需的杀虫剂量最少,生产的洋葱具有很高的商业价值。与完全覆盖的地块相比,只覆盖顶棚或侧面的地块需要额外施用一次杀虫剂。与完全覆盖的地块相比,红网地块总体上减少了25-50%的杀虫剂用量。"这些新型红网比杀虫剂更昂贵,但却很经济,因为它们可以使用多年。它们还能非常有效地控制害虫,而不需要喷洒杀虫剂所涉及的所有工作,"下田说,"我的梦想是,将来我们能制造出看起来不是红色的红网--至少在人眼里不是,但对害虫有同样的效果。希望这能降低生产成本,我们也能找到提高耐用性的方法。"研究人员测试了不同网的光谱反射率,即反射光的波长。波长超过600纳米(十亿分之一米)时,我们看到的颜色是橙色到红色。由于红色网的光谱反射率较高,研究小组考虑,对洋葱蓟马的威慑作用是否可能是由于这些较长的波长刺激了昆虫眼睛中的某些受体。图片来源:2024Tokumaru等人/科学报告除了能减少洋葱蓟马的侵扰外,红网的另一个优点是,由于红网依靠的是颜色而不是网眼大小,因此可以有更大的孔。这样可以提高透气性,减少真菌感染的机会,并改善阳光的照射。此外,由于空气流通更好,温室内的温度也不会太高,这让在温室内工作的农民更轻松。下田说:"如果消费者对这种减少使用化学农药的可持续农业感兴趣,我毫不怀疑这种简单而有效的解决方案会得到广泛推广。我的家族自江户时代(17世纪)起就是全职农民,我自己也喜欢小规模种植蔬菜和水果,尽管虫害会给种植带来挑战。自己种植蔬果并吃上新鲜的蔬果是非常值得的。"编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418101.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1418101.htm

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科学家开发出更有效、无毒的新型灭白蚁方法成功率高达95%加州大学河滨分校的科学家发现了一种新的白蚁控制方法,利用蒎烯将白蚁吸引到杀虫剂上,为传统的熏蒸法提供了一种无毒、经济有效的替代方法。资料来源:Dong-HwanChoe/加州大学河滨分校《经济昆虫学》杂志详细介绍了这一方法,它利用林木释放的一种名为蒎烯的气味宜人的化学物质来提醒西部干木白蚁它们的食物。白蚁会顺着气味找到注入木材的杀虫剂点。UCR昆虫学家Dong-HwanChoe领导了这项发现,他说:"我们发现,单独使用杀虫剂与杀虫剂加蒎烯的死亡率有很大不同。如果不使用蒎烯,死亡率约为70%。加入蒎烯后,死亡率超过95%。"西部干木白蚁原产于北美洲,对环境非常重要。它们被地面上的枯木吸引,并借助内脏中的微生物将其吃掉。"它们是回收者,"Choe说。"它们非常常见。"对人类来说不幸的是,这种昆虫无法区分枯树和用于建造房屋的木材。加利福尼亚州和佛罗里达州以及加拿大和墨西哥部分地区的白蚁尤其令人担忧,没有任何住宅能幸免于难。Choe说:"白蚁攻击房屋只是时间问题,尤其是在各州较温暖的地区。"熏蒸是最常见的干材白蚁防治技术之一。先用帐篷把房屋盖起来,然后用气体轰炸,杀死白蚁。在美国,加利福尼亚州比其他任何州都更多地使用这种方法。西部干木白蚁会被蒎烯(一种林木释放的化学物质)吸引。图片来源:Dong-HwanChoe/UCR害虫控制行业面临着寻找新方法的压力,因为硫酰氟这种化学物质既是温室气体,又对人体有毒。此外,熏蒸是一种昂贵的方法,不能对白蚁提供持久的保护。Choe说:"尽管熏蒸非常彻底,但熏蒸完成后不久,房屋可能会再次受到侵扰。有些人每三到五年就熏蒸一次,因为这并不能保护建筑免受未来虫害的侵扰。"局部注射是控制干材白蚁的另一种策略,它不使用气体。技术人员在受白蚁侵扰的木材上钻孔,到达白蚁的"走廊"或巢穴,然后将毒药注入孔中,到处堵截白蚁。"这是一种更局部的处理方法,理论上,当你想用较少的化学品来控制干材白蚁时,这是一种更好的策略。这种方法成本较低,而且经过处理的木材还能在今后的虫害中得到保护,"Choe说。局部注射的难点在于准确找出虫子的藏身之处。通常,这种方法使用的是接触型杀虫剂,也就是说,昆虫必须接触到毒药才能起作用。使用像蒎烯这样的引诱剂,即使浓度很低,蒎烯也能很好地从远处吸引白蚁。Choe说:"我们不认为这是一种信息素。我们认为这种气味更多地与它们的食物有关。闻起来不错......晚餐时间到了-这就是我们的想法"。他们使用的杀虫剂氟虫腈也用于控制蚂蚁虫害。如果进入环境,会对水生昆虫和授粉昆虫产生毒性。在这种情况下,它被注入木材中,因此产生脱靶效应的几率很低。实验室通常研究城市害虫的化学通讯系统,以制定像这样针对西部干木白蚁的策略。Choe说:"我们的研究表明,如果能更好地了解昆虫的行为,它本身就很有趣。这对更有效的害虫管理也有重要意义,这样我们就可以在不影响效率的情况下使用更少的化学品。"编译来源:ScitechDailyDOI:10.1093/jee/toae101...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433818.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1433818.htm

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甲虫肠道特殊水化能力背后的科学可以拯救全球作物例如,暗纹甲虫有能力为它们的腿部节段生产一种润滑剂,对抗环境对它们外骨骼关节的干燥,而投弹甲虫投掷的沸腾高温炸弹是一种非常有效的武器。现在,科学家们已经发现了甲虫是如何利用他们的肠道进行水合的,并从许多来源,甚至是它们周围的空气中提取水,从而在不适合其他动物的极端干燥的环境中生存--这无疑有助于它们在一个不断变化的星球上5亿年的生存。"我们甲虫直肠吸收水的分子机制有了新的认识,"首席研究员、哥本哈根大学生物系副教授KennethVelandHalberg说。"一只甲虫可以在整个生命周期中不喝液体水。这是因为它们有经过改良的直肠和紧密应用的肾脏,它们共同组成了一个多器官系统,高度专业化地从它们吃的食物和周围的空气中提取水分。事实上,这种情况发生得非常有效,我们所检查的粪便样本完全干燥,没有任何水的痕迹"。哥本哈根大学、爱丁堡大学和格拉斯哥大学的研究人员进行的合作研究考察了红粉甲虫(Triboliumcastaneum)的内部器官,它在生物学上与其他物种相似。他们发现,基因Nha1在直肠中的表达量是动物身体其他地方的60倍,而且它被定位在一组独特的细胞中,称为leptophragmata细胞。事实证明,它们在动物令人难以置信的高效后端水吸收中发挥了关键作用。Halberg说:"Leptophragmata细胞是位于甲虫的肾脏和昆虫循环系统或血液之间的微小细胞,就像窗户一样。由于甲虫的肾脏环绕着它的后肠,鳞片细胞的功能是将盐分泵入肾脏,以便它们能够通过直肠从潮湿的空气中获取水分,并从这里进入它们的身体。我们发现的基因对这一过程至关重要,这对我们来说是新知识。"甲虫的内部构成以及它如何从空气中提取水的模型当研究小组沉默了Nha1的表达后,甲虫的排泄性失水急剧增加,在以前适合居住的干燥条件下生存能力差。除了更好地了解自然界最令人印象深刻的干旱环境生存现象之一外,科学家们相信,这将使人们能够开发出环境安全的方法来控制威胁粮食安全的破坏性甲虫种群。红粉甲虫、谷物象鼻虫、科罗拉多马铃薯甲虫等害虫每年破坏约25%的世界粮食供应,农业上每年需要花费1000亿美元购买杀虫剂。这反过来又伤害了蜜蜂等有益物种,以及更广泛的环境。一只与研究中使用的面粉甲虫相似的Depositphotos由于甲虫可以从干燥的谷物中提取液体,只需提供1-2%的水,所以开发一些方法来削弱它们吸收这种和其他来源的水分的遗传能力可以使这些环境不适合它们居住。Halberg说:"昆虫对其水分平衡的变化特别敏感。因此,这些知识可以用来开发更有针对性的方法,以打击破坏我们粮食生产的甲虫物种,而不杀害其他动物或伤害人类和自然。现在我们确切地了解到,当甲虫在其直肠中吸收水分时,哪些基因、细胞和分子在发挥作用。这意味着我们突然掌握了如何破坏这些非常有效的过程,例如,开发针对这一功能的杀虫剂。"这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350633.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1350633.htm

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