Nota del redattore: Questo è un guest post di Dominic Reisig, professore associato di entomologia presso NC State. Nella nostra serie di questioni di ricerca in corso, i ricercatori NC State affrontano il valore della scienza, della tecnologia, dell’ingegneria e della matematica.
Il punteruolo di boll (Anthonomus grandis) non è molto da guardare – solo un piccolo coleottero grigiastro con un muso incredibilmente lungo., Ma questo particolare coleottero, e la sua fame di cotone, era abbastanza potente da creare una partnership senza precedenti tra agricoltori, legislatori e scienziati. E questa partnership ha mostrato quanto si può ottenere quando scienziati e agricoltori lavorano insieme.
Ciò che i punteruoli adulti mancano di dimensioni compensano con la capacità delle loro larve di nutrirsi e distruggere il cotone., I punteruoli di Boll entrarono negli Stati Uniti dal Messico alla fine del 1800, quando furono avvistati per la prima volta in Texas. Dal 1920 si erano diffuse in tutte le principali aree produttrici di cotone del paese. La portata del danno era mozzafiato, così come gli sforzi di controllo lanciati contro questo insetto: un tempo, un terzo dell’insetticida usato negli Stati Uniti era usato per combattere i punteruoli.
Nel 1903, il capo degli Stati Uniti., Il Dipartimento dell’Agricoltura (USDA) testimoniò davanti al Congresso che le epidemie dell’insetto erano “un’ondata di male” e che le aree afflitte in Messico avevano abbandonato del tutto la produzione di cotone. In effetti, molti studiosi concordano sul fatto che l’impatto fu così grande sull’economia dipendente dal cotone del sud rurale che fu una delle cause della “Grande migrazione”, quando gli afroamericani si trasferirono in massa negli Stati Uniti settentrionali durante i primi anni del 1900.
Nonostante l’arrivo del punteruolo boll, la produzione di cotone all’inizio aumentò,, perché il prezzo di cotone aumentò come il punteruolo di boll corse alcuni coltivatori di cotone fuori di affari. La produzione di cotone si è spostata in anticipo rispetto al punteruolo, creando un boom nelle piantagioni di cotone in aree prive di punteruolo. Ma come la diffusione del cotone, così ha fatto il tonchio boll-costando coltivatori di cotone miliardi di entrate.
Dichiarare guerra al punteruolo
Poi, nel 1958, accadde qualcosa di nuovo. Il National Cotton Council of America ha approvato all’unanimità, per la prima volta in assoluto, una legislazione agricola., Tra le altre cose, quella legislazione richiedeva l’espansione della ricerca sul cotone e l’eliminazione del punteruolo boll.
Questo è stato un passaggio insolito per molte ragioni. In primo luogo, gli sforzi erano stati fatti per sradicare gli insetti nel bestiame prima, ma nessuno aveva mai provato con un parassita delle colture; questo stava rompendo un nuovo terreno. In secondo luogo, questo stava per costare un sacco di soldi, che richiederebbe il sostegno del governo federale., Terzo, nessuno aveva ancora trovato un modo per sradicare l’insetto. Infine, una volta iniziata l’eradicazione, il processo di eradicazione sarebbe diventato una risorsa comune. Per questo motivo, la cooperazione sarebbe vitale, dato che ci sarebbe la tentazione per gli individui, o intere regioni, di ottenere un giro libero, facendo affidamento sui contributi dei loro vicini allo sforzo di eradicazione. Quindi la partecipazione obbligatoria degli agricoltori era un must. Una per una, ciascuna delle sfide è stata affrontata, richiedendo una stretta collaborazione ad ogni passo.
L’eradicazione degli insetti non era un concetto completamente nuovo., Il promotore dell’eradicazione era uno scienziato dell’USDA Agricultural Research Service (USDA-ARS) di nome Edward Knipling, che aveva escogitato un’idea chiamata tecnica degli insetti sterili. Questa tecnica è stata pioniera nel 1950 per eliminare screwworm, un parassita insetto parassita del bestiame. La tecnica degli insetti sterili si basa sull’inondazione dell’ambiente con molti maschi sterili. Questi maschi poi si accoppiano con le femmine, ma non producono alcuna prole. Knipling ora immaginava lo sradicamento del punteruolo boll, riconoscendo che aveva due fessure nella sua armatura., In primo luogo, era una specie esotica, il che significava che poteva essere presente senza alcuni dei parassiti e predatori che indebolivano le popolazioni nel suo nativo Messico. In secondo luogo, dipendeva da una singola pianta ospite, il cotone, che non era originaria degli Stati Uniti
Sfortunatamente, la tecnica degli insetti sterili bombardò. Un milione di maschi sterili boll weevil sono stati rilasciati in un processo. Ma i maschi sterili non potevano competere con le loro controparti selvatiche virili e il processo non ebbe successo.
Se l’eradicazione avrebbe avuto luogo, gli scienziati avrebbero dovuto sviluppare un nuovo metodo., A tal fine, il governo federale, i governi statali e varie fondazioni e associazioni di cotone si sono appropriati di milioni di dollari per sostenere la ricerca necessaria per sviluppare gli strumenti necessari per l’eradicazione.
Ad esempio, il Congresso ha finanziato laboratori USDA-ARS in molti stati, tra cui uno nel campus della Mississippi State University che è stato fondamentale per la creazione di molti degli strumenti necessari per l’eradicazione., Questo supporto è continuato attraverso lo sforzo di eradicazione, assicurando che l’insetto potesse essere eliminato a partire dalla Virginia e dal nord-est della Carolina del Nord, e spostandosi costantemente verso sud.
Ma i ricercatori di eradicazione hanno affrontato una sfida significativa in anticipo. Sapevano che, affinché l’eradicazione avesse successo, doveva esserci un metodo molto efficace per controllare i punteruoli di boll, uno con un tasso di successo vicino al 100%. E ciò richiederebbe un salto significativo rispetto alle tecniche di controllo disponibili.,
Durante gli anni 1950, il controllo delle infestazioni di punteruoli di boll richiedeva molteplici applicazioni di insetticidi molto duri e tossici (ad esempio, aldrin, azinfosmetil, benzene esacloruro, clordano, dieldrin, toxafene, malathion, metil parathion e parathion). Ma un progresso scientifico separato era proprio dietro l’angolo.
Nuove armi
Negli anni ‘ 60, i ricercatori stavano appena iniziando a capire l’importanza dei feromoni degli insetti, le sostanze chimiche prodotte dalle specie di insetti che cambiano il comportamento di altri individui nella specie., Gli scienziati dell’USDA-ARS hanno scoperto i feromoni attrattivi sessuali del punteruolo boll – la combinazione di sostanze chimiche che consentivano ai punteruoli maschi di trovare punteruoli femminili. Questi ricercatori sono stati in grado di perfezionare una miscela di feromoni attrattivi sintetici, creando un’esca che potrebbe essere utilizzata per intrappolare i punteruoli amorosi. Questo progresso si dimostrerebbe il perno per l’eradicazione di successo, in quanto i punteruoli potrebbero essere attratti, intrappolati e monitorati.
Un altro importante passo avanti è stata la scoperta di un metodo di controllo che ha aumentato il successo dal controllo 85-90 per cento al 98-99 per cento.,
Lo sviluppo degli insetti dipende dalla temperatura e le temperature più basse rallentano lo sviluppo e la riproduzione del punteruolo. Gli scienziati del Mississippi hanno scoperto che, facendo più applicazioni di insetticidi a brevi intervalli durante l’autunno, potevano entrambi ridurre l’ultima generazione riproduttiva dei punteruoli e limitare significativamente la sopravvivenza degli adulti potenzialmente svernanti. Questo è stato definito il metodo di controllo della riproduzione-diapausa.,
La combinazione delle trappole a feromoni e del metodo di controllo della riproduzione-diapausa ha fatto sì che, data la cooperazione su base territoriale, il punteruolo di boll potesse essere sradicato. E il feromone intrappola freddo anche essere utilizzato per confermare se gli sforzi di eradicazione hanno avuto successo. Questo punzone uno-due è stato testato in un programma pilota in Alabama, Mississippi e Louisiana durante i primi anni 1970., Il programma pilota non ha potuto dimostrare che questo approccio avrebbe sradicato i punteruoli di boll, ma ha avuto abbastanza successo nel ridurre i livelli di popolazione che i funzionari governativi, dell’industria e della ricerca hanno scelto di procedere con un approccio su larga scala. Questo passo successivo ha coinvolto il lancio di due prove compagno alla fine del 1970: uno studio ha avuto luogo in Mississippi utilizzando i metodi di controllo più noti per boll weevil al momento, mentre un altro studio testato il metodo di controllo riproduzione-diapausa in North Carolina e Virginia.
La cooperazione è stata fondamentale per il processo North Carolina / Virginia., Il governo federale ha ottenuto finanziamenti sufficienti per sostenere il 50% del processo, mentre lo stato della Carolina del Nord ha accettato di raccogliere un altro 25% del costo. E più di tre quarti dei coltivatori di cotone della Carolina del Nord hanno approvato l’eradicazione, accettando di finanziare il restante 25 per cento. Nel frattempo, un nuovo insetticida era diventato disponibile, diflubenzuron, che ha dimostrato di rendere l’eradicazione ancora più efficace.
Dopo tre anni, il metodo di riproduzione-diapausa si è dimostrato così efficace che solo un punteruolo è rimasto intrappolato nell’area di eradicazione della Carolina del Nord / Virginia., Inoltre, si pensava che questo punteruolo fosse rimasto in una trappola contaminata che non era stata pulita correttamente. L’uso di insetticidi è crollato dopo l’eradicazione, ma l’espansione e la continuazione del programma non sono state facili. Problemi con i finanziamenti, il sostegno dei coltivatori nelle nuove aree di eradicazione e focolai di altri parassiti, derivanti da applicazioni intensive di insetticidi utilizzate negli sforzi di eradicazione – che hanno cancellato gli insetti benefici che normalmente tenevano sotto controllo i parassiti-hanno rallentato il processo Tuttavia, entro il 2009, il punteruolo boll è stato dichiarato eradicato da tutti gli Stati Uniti, stati produttori di cotone, con una sola eccezione: il Texas, che è il più grande produttore di cotone del paese.
Una fragile vittoria
che ci porta al 2017. Gli sforzi di eradicazione sono stati bloccati al confine tra Texas e Messico, in gran parte a causa dell’instabilità creata dal traffico illegale di droga. Tale instabilità ha effettivamente reso inaccessibili le grandi fattorie di cotone in Messico per il trattamento, creando un habitat accogliente per il rimbalzo delle popolazioni di tonchio boll. Un altro problema in Messico è la presenza di specie vegetali non cotone che possono ospitare tonchio boll., Ulteriori sforzi per limitare la cooperazione oltre confine, compreso il muro di confine proposto, assicurano che “l’ondata di male” del boll weevil rimanga una minaccia incombente. Di conseguenza, c’è una battaglia in corso per tenere sotto controllo i punteruoli di boll nella bassa valle del Rio Grande del Texas, finanziata da una valutazione annuale in corso da parte degli stati produttori di cotone, che mira a prevenire e monitorare la diffusione delle popolazioni di punteruolo di boll.
Ma questa storia evidenzia anche il fatto che il punteruolo di boll è stato ampiamente conquistato negli Stati Uniti.,, grazie alla cooperazione tra coltivatori, scienziati e funzionari governativi – e dovuto, in gran parte, al finanziamento federale della ricerca. Ad esempio, nel sud-est degli Stati Uniti, un punteruolo boll non è stato catturato in una trappola di feromoni in 14 anni. E quegli investimenti federali, fatti in tutto il Sud, continuano a pagare dividendi sotto forma di nuovi progetti, che sono pronti ad affrontare gli insetti nativi e invasivi di oggi a causa degli investimenti fatti dall’eradicazione del punteruolo di boll.,
Ad esempio, quei primi investimenti da parte dei governi statali e federali hanno creato il sistema di ricerca USDA-ARS che è ancora presente oggi in tutto il sud degli Stati Uniti, inclusa la struttura dello Stato del Mississippi. Questo sistema continua a fare la differenza per le aziende agricole degli Stati Uniti. Le unità di ricerca in aree che hanno ancora popolazioni di tonchio boll utilizzano tecnologie all’avanguardia, come la genetica delle popolazioni e l’imaging a infrarossi aereo, per tracciare il movimento delle specie e identificare potenziali macchie di piante ospiti per la distruzione., Poiché i punteruoli di boll sono stati lentamente sradicati, stato per stato, questi ricercatori e strutture hanno spostato le priorità di ricerca su altre questioni e parassiti che interessano la produzione vegetale. Nessuno vuole combattere un’altra guerra centenaria con un parassita vegetale.