Une équipe collaborative de chercheurs du Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences Department of Horticultural Sciences et du Department of Biology a développé un système unique d’identification des plantes hôtes de la cochenille de l’écorce de crapemyrtle, un insecte qui détruit les plantes en se nourrissant de leur sève.
La cochenille de l’écorce de crapemyrtle s’est propagée dans 17 États en moins de deux décennies et constitue une menace importante pour l’industrie verte en propageant une maladie du même nom.
Un système de surveillance unique utilisant un graphique de pénétration électrique, un EPG et un logiciel personnalisé a permis à l’équipe d’éliminer pratiquement le besoin d’études intensives en serre et de main-d’œuvre coûteuse. L’étude a été récemment publiée dans la revue scientifique Insectes.
Le travail a suscité l’intérêt des représentants de l’industrie verte à la recherche d’un moyen de contrecarrer la maladie homonyme de l’insecte, qui a réduit de moitié le marché de la crapemyrte. Les ventes de Crapemyrtle ont une valeur économique annuelle de 69,5 millions de dollars, selon les chercheurs.
« Il est impératif de contrôler ce ravageur car il peut se propager rapidement et potentiellement menacer l’industrie verte et l’écosystème », a déclaré Bin Wu, Ph.D., récemment diplômé du programme de sciences horticoles et auteur principal de l’étude.
L’équipe de recherche implique une collaboration entre les groupes de recherche de Hongming Qin, Ph.D., professeur agrégé de biologie, et Mengmeng Gu, Ph.D., anciennement du Texas A&M AgriLife Extension Service. Ils ont co-conseillé les chercheurs en horticulture Wu et Runshi Xie, Ph.D., également récemment diplômé. Elizabeth Chun, chercheuse de premier cycle au Texas A&M Department of Biology, et Gary Knox, Ph.D., spécialiste de l’horticulture environnementale et de la vulgarisation des cultures de pépinière à l’Université de Floride, complètent l’équipe.
La cochenille de l’écorce de crapemyrtle est rusée. Il a de longues pièces buccales qui pénètrent dans les crevasses de l’écorce de crapemyrtle et a une couverture de cire sur le dos qui lui permet d’éviter les insecticides qui sont pulvérisés sur l’écorce des arbres. Pendant ce temps, il continue à aspirer la sève de la plante, privant les nutriments essentiels nécessaires à la croissance des plantes.
Des figues de Chicago Hardy au soja, le ravageur recherche un large éventail d’hôtes, ce qui accroît encore le besoin d’un remède. « Notre recherche consiste à déterminer la gamme d’hôtes, ou quel type d’espèces végétales autres que le crapemyrtle sont exposés à cela », a déclaré Wu.
Élimination de la main-d’œuvre coûteuse
La recherche a commencé en 2019, lorsque l’équipe a commencé à tester différentes espèces de crapemyrtle dans une serre pour leur sensibilité. Les premiers tests ont utilisé du travail manuel et ont duré plus de six mois. C’est alors que l’équipe a déterminé qu’une méthode plus efficace et en temps réel était nécessaire.
À l’aide du système de surveillance EPG, l’équipe a pu suivre les activités de sondage de l’insecte dans la plante. Les résultats ont aidé les chercheurs à en savoir plus sur l’interaction entre l’insecte et la plante et à mieux comprendre la lutte antiparasitaire potentielle. Les formes d’onde EPG ont permis aux chercheurs d’observer quels nutriments la cochenille de l’écorce de crapemyrtle extrait de la plante.
« Grâce à ces observations et à la détermination des nutriments qui étaient emportés, nous avons pu déterminer quelles étaient les plantes hôtes les plus probables », a déclaré Wu.
Certains cochenilles de l’écorce de crapemyrtle étaient capables de boire de l’eau mais pas d’autres nutriments pour soutenir leur croissance et leur développement. Les plantes sur lesquelles ces insectes ont été trouvés étaient considérées comme des « plantes potentielles », ce qui signifie que la cochenille de l’écorce pouvait survivre pendant un certain temps et potentiellement briser la défense de la plante pour forcer les plantes à devenir des hôtes.
À l’aide d’EPG et du système logiciel développé par Chun, l’équipe a pu calculer la fréquence et l’amplitude relative de chaque forme d’onde EPG à partir de plus de 500 mégaoctets de données brutes en quelques secondes. L’étude du comportement des insectes donne aux chercheurs une meilleure compréhension des plantes potentielles et de leur attraction.
« Nous avions besoin d’un moyen d’annoter ces données et Elizabeth Chun est entrée dans le projet en dirigeant la programmation », a déclaré Wu. « Nous avons travaillé ensemble pour comprendre le travail de codage pour que l’ordinateur sache comment extraire les formes d’onde EPG, à quoi elles ressemblent, la durée de la forme d’onde, etc. à l’aide de ce logiciel. Il existe des versions en ligne et téléchargeables. Si quelqu’un ne ne veulent pas télécharger en ligne, ils peuvent cliquer sur le lien pour utiliser la version en ligne. »
Le logiciel est open source. Le projet a déjà été présenté lors de plusieurs réunions professionnelles universitaires, notamment l’American Society for Horticulture Science, l’International Propagators Society et le Lone Star Horticulture Forum.
Après avoir présenté au forum Lone Star en janvier, une réunion de l’industrie, Wu a déclaré que certains représentants de l’industrie verte ont déclaré qu’ils seraient en mesure de collaborer pour tester leurs plantes.
« Ils ont montré leur intérêt et c’est pourquoi nous n’avons pas demandé de brevet, nous voulions partager avec le milieu universitaire, le public et l’industrie », a-t-il déclaré.
Prochaines étapes
L’équipe de recherche est considérée comme l’un des premiers pionniers de la recherche sur l’écaille d’écorce de crapemyrtle. Xie a travaillé en biologie des insectes sur un projet appelé Life Table, un outil écologique pour étudier le développement de différents organismes et la dynamique des populations, ce qui n’avait pas été fait auparavant pour l’écaille de l’écorce. Cela a conduit à de nombreuses découvertes importantes, telles que le comportement d’accouplement de l’insecte.
Xie a déclaré que les cochenilles sont des espèces intéressantes avec divers systèmes génétiques, et certains d’entre eux se reproduisent de manière asexuée.
« La femelle mène une vie très sédentaire », a déclaré Xie. « Ils attendent à peu près le mâle, qui est une mouche, pour déclencher un comportement d’accouplement. Pour que le mâle trouve une femelle, la femelle doit libérer une phéromone sexuelle. Notre prochain projet de recherche cherchera quels composés sont libérés et comment de les utiliser pour perturber l’accouplement.
« À l’heure actuelle, le contrôle de cet insecte est l’utilisation de pesticides systémiques. Mais les insectes sont protégés par une couverture de tartre, ce qui rend la pulvérisation inefficace. Pour traiter chimiquement, nous devons tremper le sol pour délivrer les produits chimiques dans les plantes, et les insectes se nourrissant sur la sève va mourir. Cependant, cette pratique est également préjudiciable aux pollinisateurs. Notre objectif sera de voir si nous pouvons proposer de nouveaux systèmes qui contrôlent les insectes sans trop compter sur les pesticides.
Wu a ajouté que le travail comprend le piégeage des insectes mâles pour perturber le comportement d’accouplement.
« Nous voulons également rechercher un cultivar résistant à l’écaille d’écorce de crapemyrtle », a déclaré Wu. « Actuellement, je cherche à développer de nouveaux cultivars résistants et à travailler avec l’industrie. Ils nous permettent de découvrir quels sont leurs besoins prioritaires. »
Bin Wu et al, La surveillance en temps réel du comportement alimentaire par un graphique de pénétration électrique révèle rapidement la sensibilité de la plante hôte à l’écaille de l’écorce de Crapemyrtle (Hemiptera : Eriococcidae), Insectes (2022). DOI : 10.3390/insectes13060495