Washington, DC, USA
June 6, 2013
Encapsulated within an algal-based sugar polymer capsule are thousands of beneficial Heterorhabditis bacteriophora nematodes. After the capsule is deposited into the soil near corn plants, it’s soft enough for nematodes to escape from and requires substantially less water to apply than spray applications of nematodes. Photo by Ivan Hiltpold.
Nematodes have shown promise as biological control agents in the fight against the western corn rootworm, whose larval stage is a costly pest of corn in the United States and Europe. But current spray methods used to apply the beneficial nematodes can be labor-intensive and water-consuming.
As an alternative, a team of scientists with the U.S. Department of Agriculture (USDA) and the University of Neuchatel (UniNE) in Switzerland is field-testing gel capsule formulations that encapsulate the pest-killing nematode Heterorhabditis bacteriophora. This nematode species poses no danger to humans, pets or livestock, but its lethality to rootworm larvae may give corn growers another option for protecting their crops, together with the use of insecticides and rotations with non-host crops like soybean.
Ivan Hiltpold, a visiting UniNE scholar, is investigating the technology as part of a two-year assignment with Bruce Hibbard, an entomologist with the USDA's Agricultural Research Service (ARS) Plant Genetics Research Unit in Columbia, Mo. ARS entomologist Wade French and UniNE professor Ted Turling are collaborating with them.
Their approach calls for encapsulating Heterorhabditis within an algal-based polymer that's soft enough for the nematodes to escape once applied to soils where rootworm larvae are present. After locating their prey, the nematodes wriggle inside the rootworm larvae and release symbiotic bacteria, which multiply and then kill the insect by poisoning its blood. The nematodes feed on the bacteria and mate, spawning new generations that eventually leave their dead hosts to find new ones.
Although the encapsulated nematodes (about 2,700 per capsule) reduced rootworm damage to corn roots better than spray formulations in trials, refinements to the capsules proved necessary, including determining the optimal thickness of capsule walls and storage conditions. During laboratory experiments, for example, twice as many nematodes escaped capsules stored at room temperature (around 77 degrees Fahrenheit) than at 45 degrees F.
The team is also examining the addition of rootworm attractants and feeding stimulants to better lure the pests to their doom.
Read more about this research in the May-June 2013 issue of Agricultural Research magazine.
ARS is USDA's principal intramural scientific research agency, and this research promotes the USDA priority of promoting international food security.
Nematodos encapsulados para combatir los gusanos que atacan el maíz
Algunos nematodos tienen potencial como agentes de control biológico en la lucha contra el gusano de la raíz del maíz occidental. Las larvas del gusano son una plaga costosa en EE.UU. y en Europa. Pero los métodos actuales de rociar una solución que contiene los nematodos beneficiosos requiere mucho trabajo y mucho agua.
Como una alternativa, un grupo de científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y la Universidad de Neuchatel (UniNE) en Suiza está probando una formulación de cápsulas del gel que contienen el nematodo beneficioso Heterorhabditis bacteriophora. Esta especie de nematodo no representa ninguna amenaza a los seres humanos, las mascotas o el ganado, pero es muy letal a las larvas del gusano de la raíz. Esto podría darles a los agricultores otra opción para proteger sus cultivos, junto con el uso de insecticidas y rotaciones del maíz con otros cultivos tales como la soya que no son huéspedes del gusano de la raíz del maíz.
Ivan Hiltpold, quien es un científico visitante del UniNE, está investigando la tecnología como parte de un proyecto de dos años con Bruce Hibbard, quien es entomólogo con la Unidad de Investigación de la Genética de Plantas mantenida por el ARS en Columbia, Misurí. Otros participantes en el proyecto incluyen entomólogo Wade French con el ARS y profesor Ted Turling con UniNE.
Su enfoque involucra encapsular Heterorhabditis dentro de un polímero a base de alga que es suficiente blando para permitir el escape de los nematodos después de la aplicación de las cápsulas al suelo infestado con las larvas del gusano de la raíz del maíz. Después de encontrar su presa, los nematodos entran en las larvas y emiten bacterias simbióticas, las cuales se reproducen y luego matan al insectos por medio de envenenar su sangre. Los nematodos se alimentan en las bacterias y se aparean para producir nuevas generaciones que con el tiempo salen del huésped muerto para encontrar otros huéspedes.
En pruebas, los nematodos encapsulados (aproximadamente 2.700 por cápsula) redujeron los daños causados por los gusanos a las raíces de las plantas de maíz más eficazmente que las formulaciones en forma de spray, pero los científicos todavía tuvieron que mejorar las cápsulas, determinando el grosor óptimo de las paredes de las cápsulas y las mejores condiciones de almacenamiento. Durante experimentos de laboratorio, por ejemplo, dos veces más nematodos se escaparon de las cápsulas bajo condiciones de almacenamiento en temperaturas de 77 grados Fahrenheit comparado con almacenamiento en temperaturas de 45 grados F.
El grupo también está examinando agregar estimulantes para atraer los gusanos de la raíz del maíz a las cápsulas.
Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de mayo-junio del 2013.
ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de promover la seguridad alimentaria internacional.
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