Name: remote sensing evaluation of two-spotted spider mite damage on greenhouse cotton
Uploaded: 2017-04-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 3 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Remote Sensing Evaluation of Two-spotted Spider Mite Damage on Greenhouse Cotton at JoVE.com

We appreciate the assistance of Chris Parker who daily scanned the plants and Curtis Hubbard who maintained the plants in the greenhouse.

1. Estabelecer TSSM Colonies em feijões Pinto <ol><li> Planta de pinto feijão, Phaseolus vulgaris L., em tabuleiros de plástico (56 x 28 x 5 cm 3) contendo solo de envasamento em estufa, como mostrado na Figura 1. </li><li> Rotular os tabuleiros com marcação de varas de acordo com o tratamento e replicação. </li><li> Definir e manter a temperatura da estufa para 90 ° F e 70% de Humidade Relativa. </li><li> Cresça feijão para 1-2 trifoliolada estádio de folha 10, como mostrado na Figura 2. </li><li> Recolhe ácaros de plantas de algodão infestadas com ácaros naturalmente por remoção de folhas infestadas. </li><li> deixa lugar aranha ácaro algodão infestadas de feijão quantas vezes for necessário até que todas as plantas nas bandejas estão infestados com inúmeras TSSMs. </li></ol><img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54314/54314fig1.jpg" /> Figura 1: feijões Plantação de pinto em plásticobandejas. Pinto feijões sementes foram plantadas em tabuleiros de plástico (56 x 28 x 5 cm 3) em estufa e foram regados diariamente. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54314/54314fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54314/54314fig2.jpg" /> Figura 2: Feijão com folhas trifolioladas. A primeira folha verdadeira que é formada após os cotilédones emergem do solo é a folha simples ou unifoliolada. folhas subseqüentes são deixa o trifoliate com dicas denticulados. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54314/54314fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 2. Transferência TSSM para plantas de algodão <ol><li> Cresça Não- Bt (não modificadas geneticamente) a plantas de algodão 5/4 fase folha verdadeira em tabuleiros de plástico (56 x 28 x 5 cm) em estufa, tal como especificado no passo 1.3 e mostrado na Figura 3. </li><li> Transferir as colónias de ácaro da aranha de feijão pinto sobre as plantas de algodão jovens em fase de 4-5 folhas verdadeiras. <ol><li> Transferir 3 massas de ácaros de aranha para as plantas infestadas levemente. Nota: A níveis muito elevados de infestação, ácaros formar massas ou bolls 11 e encontram-se penduradas em pontas de folhas, como visto na Figura 4. <ol><li> Coloque uma panela sob a ponta de folha de feijão pinto contendo massas TSSM. </li><li> Cortar pinto pontas de folhas de feijão com uma tesoura, permitindo massas TSSM cair na bandeja como mostrado nas Figuras 5 e 6. </li><li> Transformar panela de cabeça para baixo sobre as plantas de algodão e massas torneira TSSM sobre as plantas de algodão cultivadas em tabuleiros de plástico, como mostrado na Figura 7. Nota: Cada bandeja continha aproximadamente 100 plantas de algodão. </li><li> Aleatoriamente espalhados 3 massas de TSSM em plantas de algodão. </li></ol></li><li> Transferir 20 massas para mimplantas Dially infestado. <ol><li> Coloque uma panela sob a ponta de folha de feijão pinto contendo massas TSSM. </li><li> Corte dicas pinto folha de feijão com uma tesoura, permitindo-lhes cair na panela. </li><li> Colete 20 massas na panela. </li><li> Vire pan cabeça para baixo sobre plantas de algodão e bater para fora TSSM massas Onto ~ 100 plantas de algodão levantadas na estufa. </li></ol></li><li> Transferir 40 massas para plantas fortemente infestadas. <ol><li> Coloque uma panela sob a ponta de folha de feijão pinto contendo massas TSSM. </li><li> Corte dicas pinto folha de feijão com uma tesoura, permitindo-lhes cair na panela. </li><li> Colete 40 massas na panela. </li><li> Vire pan cabeça para baixo sobre plantas de algodão, bata para fora massas TSSM Onto ~ 100 plantas de algodão e espalhá-los aleatoriamente. </li></ol></li></ol></li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54314/54314fig3.jpg" /> Figura 3. As plantas de algodão com 4-5 fase folha verdadeira. ºe cotilédones emergem do solo como estruturas semelhantes a folhas, orientada em frente um ao outro sobre a haste de plântulas. O meristema apical emerge através dos cotilédones e formar as primeiras folhas verdadeiras. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54314/54314fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54314/54314fig4.jpg" /> Figura 4. massas TSSM pendurados em uma folha de feijão trifoliate. TSSM vive em colónias e quando atingir populações de alta densidade, que formam massas ou estruturas boll-like e reunir as pontas das folhas para a dispersão. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54314/54314fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54314/54314fig5.jpg" /> Figura 5. corte pontas de folhas de feijão pinto contendo uma massa TSSM com uma tesoura. dicas trifolioladas folha de feijão contendo massas TSSM foram removidos com uma tesoura para infestar plantas de algodão. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54314/54314fig5large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54314/54314fig6.jpg" /> Figura 6. massas TSSM em pontas de folhas de feijão colocado dentro da panela. Quando o número suficiente de trifolioladas pontas de folhas de feijão com TSSM foram encontradas nas plantas de teste, eles foram removidos e colocado dentro da panela. Estas amostras foram utilizadas para infestar categorias de tratamento: leve, médio e pesado, que recebeu 3, 20 e 40 massas de TSSM, respectivamente. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54314/54314fig6large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </a&gt; <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/54314/54314fig7.jpg" /> Figura 7. Voltando panela de cabeça para baixo. As panelas contendo pontas das folhas de feijão trifoliate com TSSM foram viradas de cabeça para baixo em copa de algodão para infestar as plantas de teste. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54314/54314fig7large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 3. Plantas de digitalização TSSM infestado de algodão com a Multispectral Sensor Ótico <ol><li> Horizontalmente montar o sensor óptico sobre a armação da estufa cerca de 7 pés acima do chão, como mostrado na Figura 8. Defina a distância entre o scanner e parte aérea da planta em 36&quot; . Use um nível de carpinteiro para garantir que o sensor é horizontalmente nível. </li><li> Coloque bandejas sadias de plantas de algodão em um carro do impulso rodas. </li><li> Activar o interruptor de sensor e empurrar lentamente a cAta sob o sensor até o tabuleiro passa completamente a cabeça do sensor como se mostra na Figura 8. Desligue o interruptor. Retrair o carrinho. </li><li> Repita Passo 3.3 três vezes, para um total de 3 repetições. </li><li> Repita este procedimento para todas as bandejas de algodão. </li><li> Repita a digitalização no Dia 1, Dia 5, Dia 6, Dia 7, Dia 9, Dia 10, Dia 12, Dia 13 e Dia 14 após o tratamento (DAT). A digitalização fornecido o NDVI (Diferença Normalizada Vegetation Index) os valores de 12. Transmitir os valores de NDVI para e armazenar em um PC de bolso que podem então ser transferidas para um computador em formato de texto. NOTA: NDVI foi calculada a partir da seguinte equação: NDVI = (NIR - VERMELHO) / ​​(NIR + RED), onde VERMELHO e NIR são os valores de reflectância espectral (0-255) na vermelho e do infravermelho próximo espectros a 660 e 770 nm, respectivamente. </li></ol><img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/54314/54314fig8.jpg" /> Figura 8. Uma multispectral sensor óptico utilizado para medir quantitativamente a saúde das plantas de algodão infestadas com diferentes níveis de densidade de TSSM. O carrinho com rodas de pressão com as plantas de teste foram lentamente atravessada debaixo da cabeça do sensor para obter valores de reflectância espectral. uma é a cabeça do sensor; b é o Pocket PC; c é o compartimento da bateria e terminais de entrada / saída; d é cabo RS-232 de dados em série e e é o papel craft para fornecer fundo uniforme. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54314/54314fig8large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 4. Análise de Dados <ol><li> Obter os valores máximos NDVI usando o procedimento Proc Meios 13. Calcular a percentagem de redução nos valores NDVI para cada dia de observação usando Dia 0 como um valor de referência. Analisar os dados usando o procedimento repetido medidas PROC GLM &lt;sup class = &quot;xref&quot;&gt; 13. NOTA: As médias foram separadas usando o Teste de Gama Múltipla de Duncan a P = 0,05. Significa com as mesmas letras minúsculas não foram significativamente diferentes. </li><li> Realizar ilustrações gráficas dos dados 14 como mostrado na Figura 9. </li></ol><img alt="Figura 9" src="/files/ftp_upload/54314/54314fig9.jpg" /> Figura 9. Percentagem de redução ou mudança em relação ao NDVI dias após o tratamento. o software JMP foi usado para ilustrar graficamente a relação funcional entre a alteração percentual em relação ao NDVI dia de amostragem (DAT). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54314/54314fig9large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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The authors have nothing to disclose.

, testes de eficácia insecticida convencionalmente conduzidos no campo incluem vários tratamentos do produto químico aplicado a diferentes taxas e em comparação com um controlo não tratado. Acaricidas com diferentes perfis de toxicidade contra instar e adultos fases de TSSM são avaliados para determinar se os danos causados ​​por eles poderia ser reduzida pelo tratamento químico. TSSM amostras são recolhidas e levadas para o laboratório onde são examinadas ao microscópio e as fases variando de TSSM são contados e registados. É criticamente importante ter amostras adequadas da planta hospedeira para determinar o dano em cada tratamento e diferenciá-las com precisão estatisticamente aceitável. O número de amostras que são necessários para diferenciar os tratamentos do outro depende do perfil de distribuição do organismo. distribuição altamente irregular do TSSM leva a uma quantidade considerável de variação entre áreas de amostra, e muitas plantas devem ser amostradas ema fim de garantir a reprodutibilidade das estimativas de população. No entanto, orçamento, recursos humanos, tempo e precisão estatística são importantes fatores que incidem sobre técnicas de amostragem. Cabe ao pesquisador para alocar os recursos disponíveis de forma ideal para a realização de amostragem com o menor custo, mas com mais precisão. Entomologists em vez de contar fases TSSM marcar visualmente a danos com base em uma escala de nenhum dano para diferentes níveis de danos. Por exemplo, alguns investigadores propuseram amostragem binomial, onde apenas a proporção de folhas infestadas foi marcado, em vez do número de ácaros por folha 9, 19. Outros estimado danos por TSSM em algodão com base em uma escala de índice de folha vermelhidão, que variou de ponteado e vermelhidão à extensa vermelhidão da cobertura vegetal, 19. Estes métodos são arbitrárias, anedótica e polarizado por percepções individuais do grau de dano.Uma avaliação mais robusta e quantitativa do dano causado por TSSM é necessário para avaliar e separar os tratamentos com precisão estatística. O sensor óptico multi-espectral com base em terra parece ser uma ferramenta de amostragem melhorado para determinar quantitativamente o dano infligido por TSSM e para separar os tratamentos mais precisamente do que o sistema de danos avaliação visual adoptada por muitos investigadores. No entanto, os investigadores relataram que a detecção remota de dados hiperespectral intensiva fornecida numerosas assinaturas espectrais para identificar e detectar as tensões de culturas e as características do dossel em comparação com a detecção remota multi-espectral que é menos intensiva de dados com dois comprimentos de onda 20, 21. Usando um espectrómetro hiperespectral, Reisig e Godfrey descobriram que o comprimento de onda NIR reflectância ≈850 nm como um espectro informativo em distinguir artrópode-infestada de algodão sem infestação 22. Neste estudo, demonstrámos que os valores de reflectância multi-espectrais (NIR valor ser ≈770 nm) com apenas duas bandas espectrais foram capazes de identificar e caracterizar as plantas de algodão infestadas com diferentes densidades de TSSM. Além disso, temos relatado anteriormente que o sensor óptico multiespectral não só efetivamente separados plantas de algodão infestadas com muito diferentes categorias de densidade de TSSM, mas também mostrou que espiromesifena foi mais eficaz do que a abamectina no controle TSSM em algodão no início da temporada na estufa à metade taxa da menor taxa de rótulo 23. O sensor óptico multi-espectral pode ser montado sobre uma plataforma de investigação móvel e os valores de reflectância podem ser obtidos a partir das áreas tratadas das copas vegetação sem subjectividade humana. dados eficácia acaricida pode, assim, ser obtida sem muito trabalho humano. Os dados NDVI pode ser facilmente carregado para o computador e analisados ​​utilizando estatística comercialProgramas. Um receptor de GPS também pode ser montado sobre a plataforma móvel para coletar as coordenadas GPS, a fim de gerar um mapa de danos do campo. Utilizando assinaturas de reflectância multi-espectrais do dossel da planta, o sensor multi-espectral óptica proporciona um meio rápido e de custo eficaz de identificação e quantificação de stress das plantas. Além disso, uma área muito maior do campo pode ser coberto em menos tempo com maior resolução espacial da copa das plantas em comparação com aferição campo convencional. É importante lembrar que o nível de dano limiar para TSSM em algodão é variável de região para região, nos Estados Unidos. Por exemplo, danos TSSM seria mais elevado num ambiente árido, tal como na Califórnia em comparação com a região de Midsouth onde a precipitação e humidade elevada frequentemente prevalecem 24. Portanto, a perda de rendimento devido a danos TSSM vai ser variável e assim é o limiar de danos. No entanto, relatos de Mississippi, Arkansas e Tennessee mostram que o nível de limiarpara TSSM em algodão parece ser quando 30 a 50% das plantas são infestadas e populações estão a aumentar activamente 5. Além disso, as plantas cultivadas de campo são expostos a várias tensões, incluindo as tensões de água e alimentação de artrópodes herbívoros e as interacções entre estas actividades podem reduzir substancialmente a produtividade da planta e são susceptíveis de influenciar limiar de danos. O TSSM pode reduzir a condutância estomática, a fotossíntese e taxa de transpiração em algodão 25. As plantas cultivadas na estufa são influenciadas pela radiação de luz UV e que não influenciam significativamente a função estomática, fotossíntese e morfologia copa 26, 27 e poderia provavelmente ter um efeito aditivo sobre o stress das plantas. No entanto, TSSM é capaz de evitar a radiação UV por ter acesso ao habitat protegido da radiação solar sobre a superfície inferior da parte aérea da planta 28, 29 &lt;/ sup&gt;, 30, onde ele reside. A altura do sensor óptico acima do dossel alvo e a orientação do sensor em relação ao alvo são factores importantes que influenciaram significativamente os valores de reflectância obtidos pelo sensor óptico 31 multi-espectral. Por exemplo, quando a plataforma de investigação móvel atravessa um campo de cultura de linha tal como quando dossel de algodão é aberto, o sensor é susceptível de produzir resultados diferentes, dependendo da orientação do sensor, quer paralelas ou perpendiculares à fila. É também provável que o solo e outras matérias fundo podem influenciar grandemente as leituras dos sensores, especialmente quando o sensor é orientada perpendicularmente à linha. A fim de obter o máximo de resposta do sensor, a cabeça do sensor deve ser orientada em linha com e directamente por cima das linhas. Embora orientar o feixe de luz perpendicular às linhas é mais provável para escolher-se de voltachão reflectância do solo, isto pode ser aceitável, no entanto, quando dossel de algodão é fechada com uma vegetação exuberante. Além disso, os operadores devem seguir as recomendações do fabricante sobre uma gama altura de operação de 81-122 centímetros e orientar a cabeça do sensor em linha com o objectivo de obter uma resposta de sinal máxima. É importante para carregar a bateria do sensor antes da utilização ou ele deve ser mantido ligado para evitar solução de problemas. nível de bateria fraca é susceptível de produzir leituras erradas.

Ácaro de aranha de duas manchas, Tetranychus urticae (Koch) é uma praga polífaga e cosmopolita de muitos campos e plantas hortícolas 1, 2. Vive correias dentro em colónias sobre a superfície inferior da planta 3, 4. Ela tem evoluído de ser uma temporada de tarde para uma praga no início da temporada, em meados do sul dos Estados Unidos na última década 5. TSSM foi o 5 th pragas mais prejudicial de algodão e causou uma perda estimada de 57,441 fardos de algodão e redução de 0,167% no rendimento nos Estados Unidos em 2011, 6, 7. Seu ciclo de vida curta, de alta fecundidade e determinação do sexo haplóide-diplóide combinado com a capacidade de digerir e desintoxicar xenobióticos exacerbaram o desenvolvimento de resistência aos pesticidas 8. Atualmente, acaricidas permanecer como omecanismo de controlo omente confiável para a supressão de T. urticae. Portanto, entomologistas campo avaliar constantemente acaricidas disponíveis atualmente e recentemente desenvolvidos para a eficácia. A estimativa dos danos pelos ácaros é geralmente conduzida ao marcar o dano em uma escala subjetiva por causa da dificuldade encontrada em contar manualmente os ácaros. Alguns conduzida amostragem binomial, onde apenas a proporção de folhas infestadas foi marcado, em vez do número de ácaros por folha 9. Uma escala de índice de folha avermelhamento, que variaram de avermelhamento ponteado e a extensa vermelhidão da vegetação, foi utilizado como um critério para estimar danos. O padrão de distribuição espacial de T. urticae em algodão conformados com um padrão de distribuição agregada 9. Ácaros são distribuídos na folha de algodão de esparso fortemente agrupados e permanecem assim em condições de campo. Tal padrão de distribuição courogou a seu pequeno tamanho, mobilidade e prolífica reprodução faz a enumeração de TSSM difícil. técnicas alternativas fiáveis ​​são necessários para a avaliação de densidade de ácaro, a fim de avaliar quantitativamente a eficácia de acaricidas contra TSSM. O objectivo deste estudo foi para separar as plantas de algodão danificadas por diferentes densidades de TSSM usando um sensor multi-espectral óptica. A nossa intenção era a de determinar se o sensor óptico baseado em terra pode classificar e separar as plantas de algodão saudáveis ​​daqueles danificado pelos ácaros.

<table><tbody><tr><td>GreenSeeker</td><td>Trimble Ag. Division&lt;br /&gt;Westminster, CO</td><td>Model 505</td><td>Red NDVI sensor</td></tr><tr><td>Pinto beans</td><td>Producer&#039;s Co-op., Bryan, TX</td><td>Not applicable</td><td>Free choice item</td></tr><tr><td>Deltapine cotton seeds</td><td>Brazos Bottom Crop Care, Caldwell, TX77836</td><td>Not applicable</td><td>436 RR; NonBt &amp;amp; RoundUp Ready</td></tr><tr><td>Plastic trays</td><td>BWI, Schulenberg, TX</td><td>FG1020NL7</td><td>56 cm x 28 cm</td></tr><tr><td>Label sticks</td><td>Gempler&#039;s, Janesville, WI 53547</td><td>Item # 151276</td><td>Durable spike-style pot markers</td></tr><tr><td>4-wheel Garden push cart</td><td>Farm Tek, Dyersville, IA 52040</td><td>Item # 108676</td><td>61 cm x 122 cm</td></tr></tbody></table>

remote sensing evaluation of two-spotted spider mite damage on greenhouse cotton

The objective of this study was to evaluate a ground-based multispectral optical sensor as a remote sensing tool to assess foliar damage caused by the two-spotted spider mite (TSSM), Tetranychus urticae Koch, on greenhouse grown cotton. TSSM is a polyphagous pest which occurs on a variety of field and horticultural crops. It often becomes an early season pest of cotton in damaging proportions as opposed to being a late season innocuous pest in the mid-southern United States. Evaluation of acaricides is important for maintaining the efficacy of and preventing resistance to the currently available arsenal of chemicals and newly developed control agents. Enumeration of spider mites for efficacy evaluations is laborious and time consuming. Therefore, subjective visual damage rating is commonly used to assess density of spider mites. The NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) is the most widely used statistic to describe the spectral reflectance characteristics of vegetation canopy to assess plant stress and health consequent to spider mite infestations. Results demonstrated that a multispectral optical sensor is an effective tool in distinguishing varying levels of infestation caused by T. urticae on early season cotton. This remote sensing technique may be used in lieu of a visual rating to evaluate insecticide treatments.

O sensor emite luz vermelha e infravermelha e esta luz, por sua vez se reflete de volta da parte aérea da planta. A luz reflectida serve como uma medição quantitativa do visível e as bandas de infravermelho próximo do espectro electromagnético e está numericamente registados como NDVI (Normalizada Índice de Diferença de vegetação) leitura. Os valores NDVI variar de 0 a 0,99. Quanto maior o NDVI ler o saudável parte aérea da planta. A vegetação saudável absorve a luz visível e reflete a luz infravermelha e vegetação insalubre reflete a luz mais visível e menos luz infravermelha. NDVI serve como um substituto para a actividade fotossintética e esta propriedade espectral é altamente correlacionada com a radiação fotossinteticamente activa 15, 16, 17, 18. Valores muito baixos de NDVI (0,1 e abaixo) corresponde às áreas áridas ou de rochaareia, enquanto que os valores moderados (0,2 a 0,3) representam arbusto e pastagem e valores elevados (0,6 a 0,8) indicam vegetação temperado e tropical. As medidas de reflectância foram obtidos em condições de iluminação diurna nas regiões vermelho e do infravermelho próximo do espectro. NDVI foi calculada a partir da seguinte equação: NDVI = (NIR - VERMELHO) / ​​(NIR + RED), onde VERMELHO e NIR são os valores espectrais de reflectância (0-255) nos espectros vermelho e do infravermelho próximo a 660 e 770 nm, respectivamente. A reflectância registros do sensor valoriza cada 100 ms. As leituras máximas NDVI abatidos a partir de uma matriz de valores de NDVI tomadas de cada vez pelo sensor foram utilizados nas análises para minimizar a reflectância de fundo e para fornecer valores numéricos consistentemente reproduzíveis. A análise de variância dos dados revelou que foram observadas diferenças significativas na redução percentual na NDVI entre levemente, medially e fortemente infestado plantas de algodão em comparação com o controlo não tratado (M = 436,4; P &lt;0,0001; df = 3, 32). Os valores descritos de NDVI que o vigor da planta durante o período de teste variou significativamente entre os dias de observação (F = 1398,2; p &lt;0,0001; df = 8, 256). Além disso, a percentagem de redução nos valores NDVI estavam inversamente correlacionados com os tratamentos durante o período de observação (DAT), mas raramente tendem a desviar-se este padrão e interagir significativamente com o DAT (M = 201,5; P &lt;0,0001; df = 24, 256) . Os critérios de teste MANOVA para nenhum efeito DAT foi significativa, bem como (λ de Wilk = 0,00913; M = 339,0; P &lt;0,0001; df = 8, 25). Do mesmo modo, a interacção entre DAT e tratamento foi significativa (λ de Wilk = 0,00101; F = 29,8; P &lt;0,0001; df = 24, 73). A Figura 9 mostra a percentagem de alteração em vigor da planta, como demonstrado pelos valores de NDVI durante o período de observação. A por positivamudança cento em valor NDVI indica o crescimento das plantas saudáveis, enquanto que um valor negativo indica que o vigor da planta diminuiu desde a primeira medição (isto é, o Dia 0) foi feito. As plantas de controlo não-infestadas mostraram um maior crescimento vegetativo em todo o curso do estudo, enquanto que as plantas TSSM-infestadas mostraram degradação na saúde ao longo do tempo. Significa separação dos tratamentos indicados no Quadro 1 revela que não foi observada nenhuma diferença definível em percentagem de redução em NDVI entre categorias de tratamento (luz, médio e pesado) e o controlo até ao dia 5, quando as classes de infestação significativamente desviada a partir do controlo e manteve-se esmagadoramente depois . Estes dados demonstram que o sensor óptico pode ser eficazmente utilizado em vez de amostragem manual de mão de obra intensiva para avaliar a eficácia do tratamento contra acaricidas sobre algodão. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan = &quot;10&quot;&gt; dias após o tratamento (DAT) </td></tr><tr><td> Categoria infestação </td><td> 1 </td><td> 5 </td><td> 6 </td><td> 7 </td><td> 9 </td><td> 10 </td><td> 12 </td><td> 13 </td><td> 14 </td></tr><tr><td> Ao controle </td><td> 1,18 ± 0.33a </td><td> 2,70 ± 0.40a </td><td> 4.0 ± 0.36a </td><td> 3,94 ± 0.37a </td><td> 3,68 ± 0.53a </td><td> 2,57 ± 0.42a </td><td> 2,96 ± 0.47a </td><td> 3,48 ± 0.38a </td><td> 3,08 ± 0.22a </td></tr><tr><td> Luz </td><td> -0,13 ± 0.13b </td><td> -0,71 ± 0.29b </td><td> -0,65 ± 0.28b </td><td> -2,02 ± 0.47b </td><td> -5,68 ± 0.72b </td><td> -11,17 ± 0.94b </td><td> -15,73 ± 1.76b </td><td> -19,54 ± 1.68b </td><td> -24,9 ± 1.90b </td></tr><tr><td> Médio </td><td> -1,83 ± 0.42c </td><td> -7,06 ± 0.63c </td><td> -9,61 ± 0.53c </td><td> -10,39 ± 0.57c </td><td> -17,06 ± 0,80c </td><td> -26,92 ± 0.72c </td><td> -33,84 ± 0.96c </td><td> -37,05 ± 1.14c </td><td> -41,74 ± 0.73c </td></tr><tr><td> Pesado </td><td> -0,97 ± 0.58bc </td><td> -11,76 ± 0,29D </td><td> -13,83 ± 0.86d </td><td> -15,20 ± 0.63d </td><td> -25,0 ± 1.0d </td><td> -34,63 ± 0.54d </td><td> -39,07 ± 0.94d </td><td> -42,68 ± 0.62d </td><td> -46,71 ± 0,63 </td></tr></tbody></table> Tabela 1: Percentagem de redução em Max NDVI depois de as plantas de algodão foram infestadas com número variável de agrupamentos ou massas de TSSM. As plantas de algodão cultivadas em tabuleiros de plástico na estufa foram infestadas com três categorias de densidade ácaro. Categoria luz recebida 3 massas ou aglomerados de TSSM por tabuleiro, Categoria Médio recebeu 20 massas por bandeja e categoria pesado recebeu 40 massas por tabuleiro. As médias foram separados a partir de controlo de acordo com Mult de DuncanO Teste de Gama iple (P = 0,05). Médias seguidas pela mesma letra minúscula não foram significativamente diferentes ao nível de 5% de probabilidade.

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Remote Sensing Evaluation of Two-spotted Spider Mite Damage on Greenhouse Cotton

Este manuscrito descreve um sensor multi-espectral óptica que eficazmente detectada dano ao algodão estação cedo artificialmente infestados com diferentes densidades das populações de ácaros de aranha com duas manchas.

Avaliação de Sensoriamento Remoto do Dois-manchada danos Aranha Mite em Cotton Greenhouse

The objective of this study was to evaluate a ground-based multispectral optical sensor as a remote sensing tool to assess foliar damage caused by the ...

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Research

JoVE Journal

Environment

8.5K visualizações.  USDA-ARS, SPARC-AATRU.  Este manuscrito descreve um sensor multi-espectral óptica que eficazmente detectada dano ao algodão estação cedo artificialmente infestados com diferentes densidades das populações de ácaros de aranha com duas manchas. 

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Application of Two-spotted Spider Mite Tetranychus urticae for Plant-pest Interaction Studies

The two-spotted spider mite, Tetranychus urticae, is a ubiquitous polyphagous arthropod herbivore that feeds on a remarkably broad array of species, with more than 150 of economic value. It is a major pest of greenhouse crops, especially in Solanaceae and Cucurbitaceae (e.g., tomatoes, eggplants, peppers, cucumbers, zucchini) and greenhouse ornamentals (e.g., roses, chrysanthemum, carnations), annual field crops (such as maize, cotton, soybean, and sugar beet), and in perennial cultures (alfalfa, strawberries, grapes, citruses, and plums)1,2. In addition to the extreme polyphagy that makes it an important agricultural pest, T. urticae has a tendency to develop resistance to a wide array of insecticides and acaricides that are used for its control3-7.
T. urticae is an excellent experimental organism, as it has a rapid life cycle (7 days at 27 &#176;C) and can be easily maintained at high density in the laboratory. Methods to assay gene expression (including in situ hybridization and antibody staining) and to inactivate expression of spider mite endogenous genes using RNA interference have been developed8-10. Recently, the whole genome sequence of T. urticae has been reported, creating an opportunity to develop this pest herbivore as a model organism with equivalent genomic resources that already exist in some of its host plants (Arabidopsis thaliana and the&#160;tomato Solanum lycopersicum)11. Together, these&#160;model organisms could provide insights into molecular bases of plant-pest interactions.
Here, an efficient method for quick and easy collection of a large number of adult female mites, their application on an experimental plant host, and the assessment of the plant damage due to spider mite feeding are described. The presented protocol enables fast and efficient collection of hundreds of individuals at any developmental stage (eggs, larvae, nymphs, adult males, and females) that can be used for subsequent experimental application.

Application of Two-spotted Spider Mite Tetranychus urticae for Plant-pest Interaction Studies

Protocols for efficient preparation of homogenous samples of spider mites, infestation of experimental plants, and assessment of plant damage, as required for studies of plant-pest interaction were developed.

Aplicação de duas avistou Ácaro<em&gt; Tetranychus urticae</em&gt; De Estudos Planta-praga de Interação

The two-spotted spider mite, Tetranychus urticae, is a ubiquitous polyphagous arthropod herbivore that feeds on a remarkably broad array of species, with ...

Ambiente

Development of Metarhizium anisopliae as a Mycoinsecticide: From Isolation to Field Performance

A major concern when developing commercial mycoinsecticides is the kill speed compared to that of chemical insecticides. Therefore, isolation and screening for the selection of a fast-acting, highly virulent entomopathogenic fungus are important steps. Entomopathogenic fungi, such as Metarhizium, Beauveria, and Nomurea, which act by contact, are better suited than Bacillus thuringiensis or nucleopolyhedrosis virus (NPV), which must be ingested by the insect pest. In the present work, we isolated 68 Metarhizium strains from infected insects using a soil dilution and bait method. The isolates were identified by the amplification and sequencing of the ITS1-5.8S-ITS2 and 26S rDNA region. The most virulent strain of Metarhizium anisopliae was selected based on the median lethal concentration (LC50) and time (LT50) obtained in insect bioassays against III-instar larvae of Helicoverpa armigera. The mass production of spores by the selected strain was carried out with solid-state fermentation (SSF) using rice as a substrate for 14 days. Spores were extracted from the sporulated biomass using 0.1% tween-80, and different formulations of the spores were prepared. Field trials of the formulations for the control of an H. armigera infestation in pigeon peas were carried out by randomized block design. The infestation control levels obtained with oil and aqueous formulations (78.0% and 70.9%, respectively) were better than the 63.4% obtained with chemical pesticide.

Development of Metarhizium anisopliae as a Mycoinsecticide: From Isolation to Field Performance

Here, we report the different stages involved in the knowledge-based development of an effective mycoinsecticide, including the isolation, identification, screening, and selection of the "best-fit" entomopathogenic fungus, Metarhizium anisopliae, for the control of insect pests in agriculture.

Desenvolvimento de<em&gt; Metarhizium anisopliae</em&gt; Como um Mycoinsecticide: do isolamento ao desempenho do campo

A major concern when developing commercial mycoinsecticides is the kill speed compared to that of chemical insecticides. Therefore, isolation and ...

Methodology for Developing Life Tables for Sessile Insects in the Field Using the Whitefly, Bemisia tabaci, in Cotton As a Model System

Life tables provide a means of measuring the schedules of birth and death from populations over time. They also can be used to quantify the sources and rates of mortality in populations, which has a variety of applications in ecology, including agricultural ecosystems. Horizontal, or cohort-based, life tables provide for the most direct and accurate method of quantifying vital population rates because they follow a group of individuals in a population from birth to death. Here, protocols are presented for conducting and analyzing cohort-based life tables in the field that takes advantage of the sessile nature of the immature life stages of a global insect pest, Bemisia tabaci. Individual insects are located on the underside of cotton leaves and are marked by drawing a small circle around the insect with a non-toxic pen. This insect can then be observed repeatedly over time with the aid of hand lenses to measure development from one stage to the next and to identify stage-specific causes of death associated with natural and introduced mortality forces. Analyses explain how to correctly measure multiple mortality forces that act contemporaneously within each stage and how to use such data to provide meaningful population dynamic metrics. The method does not directly account for adult survival and reproduction, which limits inference to dynamics of immature stages. An example is presented that focused on measuring the impact of bottom-up (plant quality) and top-down (natural enemies) effects on the mortality dynamics of B. tabaci in the cotton system.

Methodology for Developing Life Tables for Sessile Insects in the Field Using the Whitefly, Bemisia tabaci, in Cotton As a Model System

Life tables allow quantification of the sources and rates of mortality in insect populations and contribute to understanding, predicting and manipulating population dynamics in agroecosystems. Methods for conducting and analyzing cohort-based life tables in the field for an insect with sessile immature life stages are presented.

Metodologia para desenvolvimento de tabelas de vida para insetos sésseis no campo utilizando a mosca branca, Bemisia tabaci, em algodão como um modelo de sistema

Life tables provide a means of measuring the schedules of birth and death from populations over time. They also can be used to quantify the sources and ...

Screening Cotton Genotypes for Reniform Nematode Resistance

A rapid non-destructive reniform nematode (Rotylenchulus reniformis) screening protocol is needed for the development of resistant cotton (Gossypium hirsutum) varieties to improve nematode management. Most protocols involve extracting vermiform nematodes or eggs from the cotton root system or potting soil to determine population density or reproduction rate. These approaches are generally time-consuming with a small number of genotypes evaluated. An alternative approach is described here in which the root system is visually examined for nematode infection. The protocol involves inoculating cotton seedling 7 days after planting with vermiform nematodes and determining the number of females attached to the root system 28 days after inoculation. Data are expressed as the number of females per gram of fresh root weight to adjust for variation in root growth. The protocol provides an excellent method for evaluating host-plant resistance associated with the ability of the nematode to establish an infection site; however, resistance that hinders nematode reproduction is not assessed. As with other screening protocols, variation is commonly observed in nematode infection among individual genotypes within and between experiments. Data are presented to illustrate the range of variation observed using the protocol. To adjust for this variation, control genotypes are included in experiments. Nonetheless, the protocol provides a simple and rapid method to evaluate host-plant resistance. The protocol has been successfully used to identify resistant accessions from the G. arboreum germplasm collection and evaluate segregating populations of more than 300 individuals to determine the genetics of resistance. A vegetative propagation method for recovering plants for resistance breeding was also developed. After removal of the root system for nematode evaluation, the vegetative shoot is replanted to allow the development of a new root system. More than 95% of the shoots typically develop a new root system with plants reaching maturity.

Here, a protocol is presented for the rapid non-destructive screening of cotton genotypes for reniform nematode resistance. The protocol involves visually examining the roots of nematode-infected cotton seedlings to determine infection response. The vegetative shoot from each plant is then propagated to recover plants for seed production.

Triagem de genótipos de algodão para resistência ao nematódeo reniforme

A rapid non-destructive reniform nematode (Rotylenchulus reniformis) screening protocol is needed for the development of resistant cotton (Gossypium ...

Genética

Evaluating Dryocosmus Kuriphilus-induced Damage on Castanea Sativa

Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu has become a major pest for Castaneasativa since its arrival in Europe. Its galling activity results in the formation of different gall types and prevents the development of normal shoots. Repeated and uncontrolled attacks cause, besides the production of galls and the attendant gall-related reduction in leaf area, progressive corruption of the branch architecture, including the death of branch parts, and an increase in dormant bud activation. Thus far, there have been few attempts to quantify branch architecture damage. Further, the different methods for assessing infestation degree (MAID) that have been developed focus only on the galls' presence and abundance.
Using the leaf area to sapwood area relationship as a green biomass indicator, we developed in a previous study a damage composite index (DCI) that takes into account the most important branch architectural features, allowing for realistic damage assessment during the entire epidemic process. 
The aim of this study is to present this novel method and highlight differences in the damage description with respect to other broadly used indices. Results show how the DCI depicts branch damage better, especially during the epidemic peak, compared to MAID, which tend to underestimate it. We conclude by suggesting how to properly evaluate the overall impact of the pest by means of our composite damage index, the infestation degree using classic methods, and crown transparency evaluations.

Evaluating Dryocosmus Kuriphilus-induced Damage on Castanea Sativa

It is common practice to assess the damage caused by Dryocosmus kuriphilus by considering the abundance of galls alone rather than by also taking related branch corruption into consideration. We propose a composite damage index that takes into account the most important branch features, thus enabling more realistic damage assessment.

Avaliando Dryocosmus Kuriphilus-induzido por danos em Castanea Sativa

Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu has become a major pest for Castaneasativa since its arrival in Europe. Its galling activity results in the formation of ...

Methodology to Test Control Agents and Insecticides Against the Coffee Berry Borer Hypothenemus hampei

Prior to recommending insecticides to treat the coffee berry borer (CBB) Hypothenemus hampei, it is valuable to know the mortality and repellency of these insecticides against adult insects or their impact on reproductive output. However, currently available methods assess adult mortality only, limiting the selection of novel insecticides with a different mode of action. In this work, different experimental methods were examined to identify the diverse effects on the CBB under laboratory conditions. For this, green coffee fruits (GFs) were collected and disinfected by immersion in sodium hypochlorite solution followed by UV light irradiation. In parallel, CBB adults from a colony were disinfected by immersion in sodium hypochlorite solution. To assess fruit protection (preinfestation), the fruits were placed in plastic boxes, and the insecticides were applied. Then, the CBB adults were released at a rate of two CBBs per GF. The GFs were left under controlled conditions to evaluate CBB infestation and survival after 1, 7, 15, and 21 days. To evaluate insecticide efficacy after CBB infestation (postinfestation), CBB adults were released to the GFs in a 2:1 ratio for 3 h at 21 &#176;C. Infested fruits showing CBB adults with their abdomens partially exposed were selected and placed in 96-well racks, and the CBBs boring into the fruits were treated directly. After 20 days, the fruits were dissected, and the CBB biological stages inside each fruit were recorded. The GFs served as substrates that mimic natural conditions to evaluate toxic, chemical, and biological insecticides against the CBB.

Methodology to Test Control Agents and Insecticides Against the Coffee Berry Borer Hypothenemus hampei

A method using green coffee fruits (GFs) was developed to test the toxicity of insecticides against the coffee berry borer (CBB). Insecticides or toxic substances were applied to disinfected GFs before or after CBB infestation. Insect mortality, repellency, and reproductive capacity, in addition to other parameters, were evaluated.

Metodologia para testar agentes de controle e inseticidas contra o café Berry Borer Hypothenemus hampei

Prior to recommending insecticides to treat the coffee berry borer (CBB) Hypothenemus hampei, it is valuable to know the mortality and repellency of these ...

Evaluating the Effect of Pesticides on the Larvae of the Solitary Bees

Current ecological risk assessments of pesticides on pollinators have primarily considered only laboratory conditions. For the larvae of solitary bees, ingestion of provisions contaminated with pesticides may increase the mortality rate of the larvae, decrease the collection rate and the population of adult solitary bees in the next year from a demographic perspective. But there are limited studies on the effects of pesticides on the larvae of solitary bees. Therefore, understanding how pesticides influence the larvae of solitary bees should be considered an integral part of pesticide ecological risk assessment. This study presents a method to expose the larvae of solitary bee, Osmia excavata, to lethal or sublethal doses of pesticide, tracking larval weight gain, developmental duration, eclosion ability, and food consumption efficiency conversion of ingested food. To demonstrate the effectiveness of this method, the larvae of O. excavata were fed with provisions containing acute lethal and sublethal doses of chlorpyrifos. Then, the above indexes of the treated larvae were investigated. This technique helps to predict and mitigate the risk of pesticides to pollinators.

The present protocol explains a method to feed pesticide-contaminated provisions to the larvae of the solitary bees, Osmia excavata. The procedure examines the ecotoxicity of the pesticide to the larvae of the solitary bees.

Avaliando o efeito dos pesticidas nas larvas das abelhas solitárias

Current ecological risk assessments of pesticides on pollinators have primarily considered only laboratory conditions. For the larvae of solitary bees, ...

Bioquímica

Bioassays for Monitoring Insecticide Resistance

Pest resistance to pesticides is an increasing problem because pesticides are an integral part of high-yielding production agriculture. When few products are labeled for an individual pest within a particular crop system, chemical control options are limited. Therefore, the same product(s) are used repeatedly and continual selection pressure is placed on the target pest. There are both financial and environmental costs associated with the development of resistant populations. The cost of pesticide resistance has been estimated at approximately $ 1.5 billion annually in the United States. This paper will describe protocols, currently used to monitor arthropod (specifically insects) populations for the development of resistance. The adult vial test is used to measure the toxicity to contact insecticides and a modification of this test is used for plant-systemic insecticides. In these bioassays, insects are exposed to technical grade insecticide and responses (mortality) recorded at a specific post-exposure interval. The mortality data are subjected to Log Dose probit analysis to generate estimates of a lethal concentration that provides mortality to 50% (LC50) of the target populations and a series of confidence limits (CL's) as estimates of data variability. When these data are collected for a range of insecticide-susceptible populations, the LC50 can be used as baseline data for future monitoring purposes. After populations have been exposed to products, the results can be compared to a previously determined LC50 using the same methodology.

This manuscript demonstrates and discusses techniques used to survey pesticide susceptibility and detect resistance to contact and systemic pesticides in arthropod pests.

Bioensaios de Resistência a Inseticidas Monitoramento

Pest resistance to pesticides is an increasing problem because pesticides are an integral part of high-yielding production agriculture. When few products ...

Biologia

Protocols for Investigating the Host-tissue Distribution, Transmission-mode, and Effect on the Host Fitness of a Densovirus in the Cotton Bollworm

Many novel viruses have been discovered in animal hosts using next-generation sequencing technologies. Previously, we reported a mutualistic virus, Helicoverpa armigera densovirus (HaDV2), in a lepidopteran species, the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Hubner). Here, we describe the protocols that are currently used to study the effect of HaDV2 on its host. First, we establish a HaDV2-free cotton bollworm colony from a single breeding pair. Then, we orally inoculate some neonate larval offspring with HaDV2-containing filtered liquid to produce two colonies with the same genetic background: one HaDV2-infected, the other uninfected. A protocol to compare life table parameters (e.g., larval, pupal, and adult periods and fecundity) between the HaDV2-infected and -uninfected individuals is also presented, as are the protocols for determining the host-tissue distribution and transmission efficiency of HaDV2. These protocols would also be suitable for investigating the effects of other orally transmitted viruses on their insect hosts, lepidopteran hosts in particular.

Here, we present a protocol to investigate the host-tissue distribution, transmission mode, and effect on the host fitness of a densovirus within a lepidopteran species, the cotton bollworm. This protocol can also be used for studying the interaction between other orally-transmitted viruses and their insect hosts.

Protocolos para investigar a distribuição no tecido hospedeiro, o modo de transmissão e o efeito na aptidão do hospedeiro de um Densovírus na lagarta do algodoeiro

Many novel viruses have been discovered in animal hosts using next-generation sequencing technologies. Previously, we reported a mutualistic virus, ...

Imunologia e Infecção

Agrobacterium-Mediated Virus-Induced Gene Silencing Assay In Cotton

Cotton (Gossypium hirsutum) is one of the most important crops worldwide. Considerable efforts have been made on molecular breeding of new varieties. The large-scale gene functional analysis in cotton has been lagged behind most of the modern plant species, likely due to its large size of genome, gene duplication and polyploidy, long growth cycle and recalcitrance to genetic transformation1. To facilitate high throughput functional genetic/genomic study in cotton, we attempt to develop rapid and efficient transient assays to assess cotton gene functions.
Virus-Induced Gene Silencing (VIGS) is a powerful technique that was developed based on the host Post-Transcriptional Gene Silencing (PTGS) to repress viral proliferation2,3. Agrobacterium-mediated VIGS has been successfully applied in a wide range of dicots species such as Solanaceae, Arabidopsis and legume species, and monocots species including barley, wheat and maize, for various functional genomic studies3,4. As this rapid and efficient approach avoids plant transformation and overcomes functional redundancy, it is particularly attractive and suitable for functional genomic study in crop species like cotton not amenable for transformation.
In this study, we report the detailed protocol of Agrobacterium-mediated VIGS system in cotton. Among the several viral VIGS vectors, the tobacco rattle virus (TRV) invades a wide range of hosts and is able to spread vigorously throughout the entire plant yet produce mild symptoms on the hosts5. To monitor the silencing efficiency, GrCLA1, a homolog gene of Arabidopsis Cloroplastos alterados 1 gene (AtCLA1) in cotton, has been cloned and inserted into the VIGS binary vector pYL156. CLA1 gene is involved in chloroplast development6, and previous studies have shown that loss-of-function of AtCLA1 resulted in an albino phenotype on true leaves7, providing an excellent visual marker for silencing efficiency. At approximately two weeks post Agrobacterium infiltration, the albino phenotype started to appear on the true leaves, with 100% silencing efficiency in all replicated experiments. The silencing of endogenous gene expression was also confirmed by RT-PCR analysis. Significantly, silencing could potently occur in all the cultivars we tested, including various commercially grown varieties in Texas. This rapid and efficient Agrobacterium-mediated VIGS assay provides a very powerful tool for rapid large-scale analysis of gene functions at genome-wide level in cotton.

We present the detailed protocol for Agrobacterium-mediated virus-induced gene silencing (VIGS) assay in cotton. The tobacco rattle virus (TRV)-derived VIGS vectors were deployed to induce RNA silencing of cotton GrCLA1, Cloroplastos alterados 1 gene. The albino phenotype caused by silencing GrCLA1 was observed at the seedling stage within 2 weeks after inoculation.

Agrobacterium-Mediated Virus-Induced Assay silenciamento gênico Em Cotton

Cotton (Gossypium hirsutum) is one of the most important crops worldwide. Considerable efforts have been made on molecular breeding of new varieties.  The ...

Avaliação de Sensoriamento Remoto do Dois-manchada danos Aranha Mite em Cotton Greenhouse

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