酵母发酵益生元单独及联合球孢白僵菌对咖啡果小蠹的影响

《Neotropical Entomology》：Effects of Beauveria bassiana Alone and Combined with Yeast-Fermented Prebiotics on Hypothenemus hampei

　　

咖啡果小蠹（CBB）Hypothenemus hampei 是全球咖啡作物最主要的害虫。使用益生元可能通过增强CBB的吸引力或提供营养基质使昆虫病原真菌更快启动侵染过程，从而提高球孢白僵菌 Beauveria bassiana 生物防治的效率。本研究评估了球孢白僵菌与酵母发酵益生元联合施用是否影响阿拉比卡咖啡上CBB的吸引力、发育和侵染率。第一个实验在田间比较了CBB对诱捕器中使用的益生元Preb1和Preb2与甲醇:乙醇的吸引力。第二个实验在实验室评估了CBB对单独施用球孢白僵菌及联合益生元处理果实的偏好性。第三个实验在实验室评估了CBB在这些处理果实上的存活与繁殖情况。第四个实验在田间评估了处理剂施用对人工接种于咖啡果实上的CBB的影响。主要结果表明，甲醇:乙醇诱捕器收集到的CBB数量更多。CBB雌虫偏好经球孢白僵菌、球孢白僵菌+Preb1和球孢白僵菌+Preb2处理的果实，而非对照果实。CBB在对照果实中的存活率和后代产量均高于其他处理。仅在施用早期，益生元增强了球孢白僵菌降低咖啡果实CBB侵染率的效率。尽管这些结果提示球孢白僵菌与益生元联合使用作为CBB管理策略具有潜力，但其效果有限。应探索新的益生元配方和应用策略以提高其功效。

论文解读

研究背景与目的

咖啡果小蠹（Coffee Berry Borer, CBB）Hypothenemus hampei 是全球咖啡种植业最具破坏性的害虫，每年造成约5亿美元的经济损失。该害虫几乎侵袭所有发育阶段的咖啡果实，导致种子重量减轻和品质下降，甚至可能引发次生微生物感染，影响咖啡饮品风味。目前，针对CBB的综合治理（Integrated Pest Management, IPM）策略包括文化、行为、品种、生物和化学等多种手段，其中利用甲醇:乙醇利它素进行种群监测和大量诱集是广泛采用的方法。

球孢白僵菌 Beauveria bassiana 是应用最广泛的昆虫病原真菌之一，对包括CBB在内的多种农业害虫具有广谱杀虫活性。然而，其田间防效受环境条件（如紫外线、温湿度）、真菌特性、制剂配方及应用技术等因素影响，变异较大（20%-75%）。由于CBB具有隐蔽性取食习性，如何提高定殖雌虫与真菌的接触机会成为提升生防效果的关键。

益生元（Prebiotics）通常指能被宿主微生物选择性利用并对健康有益的底物。研究人员假设，酵母发酵来源的益生元富含氨基酸、蛋白质和维生素等成分，可能通过释放挥发性物质或提供营养基质，增强对CBB的吸引力，或为球孢白僵菌提供营养底物，加速其侵染进程，从而提高生防效率。然而，益生元在农业IPM中的应用尚缺乏系统研究。

基于此，本研究旨在评估：1）酵母发酵益生元Preb1和Preb2在田间诱捕器中对CBB雌虫的吸引力；2）在实验室条件下，CBB雌虫对经球孢白僵菌单独或联合益生元处理咖啡果实的偏好性；3）上述处理对CBB存活和繁殖的影响；4）在田间人工接虫条件下，各处理对CBB侵染的控制效果。

关键技术方法

本研究共设计四个试验：

1. 1.
   田间诱捕试验：在巴西米纳斯吉拉斯州拉夫拉斯市的两个地点（UFLA试验田和Cafua商业农场）进行。设置对照（蒸馏水）、甲醇:乙醇（1:1）利它素、Preb1和Preb2四种处理，置于红色PET瓶诱捕器中，悬挂于咖啡树中部冠层。每10天调查一次捕获的CBB雌虫数量，分别进行了3-4次评估。
2. 2.
   室内自由选择偏好试验：在气候控制室（25±2°C，RH 60±10%，12L:12D光周期）中进行。将青熟期咖啡果实分别浸入对照（水）、球孢白僵菌、球孢白僵菌+Preb1、球孢白僵菌+Preb2悬浮液中处理。将处理后的果实置于培养皿边缘，中央释放12头CBB雌虫，记录30分钟至24小时内蛀果雌虫数，并在48小时后统计蛀孔数和果内成虫数。
3. 3.
   室内无选择存活与繁殖试验：将单个处理过的果实与单头CBB雌虫放入培养皿中。分别在处理后16天和25天进行破坏性取样，在体视镜下记录成虫存活率、卵和幼虫数量。
4. 4.
   田间人工接虫试验：在Fonseca商业农场进行。对咖啡树喷雾施药后，用纱笼套住含30个未受害果实的枝条，每笼接入15头CBB雌虫。在施药后7天和14天取样，评估有活成虫的果实数、活成虫数和蛀果数。

研究结果

试验1：CBB对诱捕器中益生元的吸引力

结果显示处理与评估时间的交互效应显著。在两个试验点，甲醇:乙醇利它素在各评估时间点捕获的CBB雌虫数量均显著多于益生元和对照组（除UFLA试验点40天时无差异外）。两种益生元Preb1和Preb2在任何时间点均未表现出显著的诱虫效果。

试验2：CBB对经球孢白僵菌和益生元处理咖啡果实的偏好性

处理、时间及其交互效应对蛀果雌虫数均有显著影响。在1小时、2小时和3小时的时间点，经球孢白僵菌（无论是否联合益生元）处理的果实上蛀果雌虫数显著多于对照。在48小时时，球孢白僵菌各处理组的蛀孔数和果内成虫数均显著高于对照组。这表明CBB雌虫偏好含有球孢白僵菌的处理果实。

试验3：CBB在处理果实上的死亡率和繁殖力

在16天和25天的评估中，对照组的CBB雌虫存活率均显著高于所有含球孢白僵菌的处理组。球孢白僵菌单独处理对成虫的防效分别为88%（16天）和78%（25天），联合益生元后防效为76%-83%。在产卵方面，16天时各处理组卵量均显著低于对照（抑卵效率76%-83%），但幼虫量无差异；25天时，各处理组的卵和幼虫数量均显著低于对照（抑卵效率79%-91%，抑幼虫效率82%-85%）。然而，联合益生元并未显著提升球孢白僵菌对成虫存活和后代产量的抑制效果。

试验4：田间人工接虫条件下CBB的侵染情况

在施药后7天，球孢白僵菌+Preb1和球孢白僵菌+Preb2处理组的有活成虫果实数、活成虫数和蛀果数（后者Preb2组除外）均显著低于球孢白僵菌单独处理和对照组。但在施药后14天，所有含球孢白僵菌的处理组在上述指标上均显著优于对照组，但联合益生元组与球孢白僵菌单独处理组之间无显著差异。表明益生元的增效作用仅在施用早期短暂存在。

讨论与结论

讨论总结：

1. 1.
   诱集效果：甲醇:乙醇利它素的高效诱集能力与其他研究一致，而本研究的两种酵母发酵益生元在田间诱捕器中未表现出远距离引诱CBB的作用。这可能是因为益生元缺乏类似咖啡果实成熟过程中产生的高浓度醇类挥发物。
2. 2.
   偏好机制：CBB雌虫对球孢白僵菌处理果实的偏好可能与三个因素有关：一是商品制剂（Granada?）中可能含有未知的取食刺激剂（Phagostimulant）；二是处理后果实释放的短距离挥发性化合物可能充当嗅觉信号；三是处理液在果面形成的白色残留物可能改变了光谱反射，提供了视觉刺激。
3. 3.
   致死与亚致死效应：球孢白僵菌单独处理即可有效杀灭CBB成虫并抑制其后代繁殖，这与已有研究报道的69%-95%死亡率范围相符。但联合益生元未能进一步提升这些效果，这与一些研究中添加剂未增效的结果相似。
4. 4.
   田间短期增效：田间试验中，益生元仅在施药后7天表现出短暂的协同降低侵染作用，到14天时这一优势消失。这表明其增效作用非常有限且不稳定，可能涉及真菌活力、孢子萌发、果面持久性或昆虫行为的改变，具体机制尚不明确。
5. 5.
   应用前景：尽管结果有限，但将球孢白僵菌与特定添加剂联用仍是一种值得探索的IPM策略，尤其是有望替代有机磷农药毒死蜱（Chlorpyrifos）等高风险化学杀虫剂。未来需优化益生元配方（如加入紫外线保护剂）和应用策略，以延长其田间持效性。

研究结论翻译：

总之，酵母发酵益生元Preb1和Preb2在田间诱捕器中未对CBB表现出吸引力。在实验室中，CBB雌虫偏好经球孢白僵菌（单独或联合益生元）处理的咖啡果实，这暗示了取食刺激剂、挥发性化合物或视觉刺激对CBB行为的潜在影响。在实验室条件下，与益生元混合并未增强球孢白僵菌降低CBB死亡率和后代的效力。在田间施用早期，球孢白僵菌与益生元的联合应用在降低咖啡果实CBB侵染率方面显示出一定的加性效应，但这种效应非常有限。需要进一步研究评估新型益生元配方与球孢白僵菌及其他昆虫病原真菌的联合应用，以作为可持续咖啡生产中针对CBB的IPM策略。