相关申请的交叉引用
本申请要求2014年11月11日提交的美国临时申请号62/078,080的权益，所述申请的教义明确地以引用的方式并入。
关于联邦资助的研究/开发的声明
不适用
背景
1.发明领域
本发明涉及用于控制咖啡果小蠹(Hypothenemus hampei)(咖啡果小蠹(coffee berry borer)，CBB)在世界范围内对咖啡来说经济上最重要的害虫)的产品、系统和方法。更具体地说，本发明涉及出于种群控制和作物保护两者的目的，通过使用具有强效和不同行为影响的挥发性化学信息素驱避CBB的方法和系统。所述化学信息素制剂可以广泛方式使用，包括有待在受控制区域中部署的整体驱避剂和浸渍驱避剂的橡胶，以及可适于喷洒施加的液体制剂。
2.发明背景
被称为化学信息素的存在于传播某种形式的信息的环境中的化学品被节肢动物广泛用于相互交流并且可用于病虫害治理策略中。
使用化学信息素用于驱避方法的直接害虫治理可提供对农业和林业中的关键鞘翅目害虫的优异抑制。大规模实施项目已经产生了杀虫剂使用的显著减少，同时维持可接受的低作物损害水平。
咖啡果小蠹(CBB)(Hypothenemus hampei)是世界范围内咖啡的经济上最重要的害虫，每年造成估计5亿美元的损失。
甲虫是安哥拉本土的，然而在20世纪早期它将其范围扩展至整个非洲并且自那以后一直如此。据信大多数侵袭是由于引进受污染的种子(俗称豆类)而发生。无论侵袭模式如何，CBB已将其范围有效地扩展至世界上的每个主要咖啡生产国，在2010年登陆美国夏威夷洲。
咖啡工业每年的估计全球经济价值介于700亿美元与900亿美元之间。咖啡的每磅零售价格可取决于各种产品参数和消费者市场而显著变化，例如，取决于产品，美国市场的每磅咖啡价格在2美元-30美元的范围内。由于这些定价变化，CBB损失对一些品种的经济影响显著大于其他品种。当CBB的密度达到非常高的水平时，它们可在收获期在100％的浆果受侵扰的情况下导致35％以上的产量损失，如果收获延迟则可出现更大的损失。除了直接损失，CBB损害可使咖啡价格降低30％-40％。
CBB是咖啡工业中的如此破坏力，因为整个幼虫期和大部分成虫期均在咖啡果中度过。雄性从不从浆果中显露出来，因此雄性CBB从发育至交配的整个生命周期仅限于其孵化的同一咖啡果。另一方面，雌性CBB保持在咖啡果中直到交配。一旦交配，雌性CBB侵袭不成熟的和成熟的咖啡果。侵袭雌性在咖啡果中钻孔，并且以2至3个卵/天的速率在种子中产卵持续20天时间段。幼虫依靠种子生存直到它们成熟并交配，从而重复所述周期。存在10:1的有利于雌性的性别比例；从而允许在整个咖啡种植园中快速增殖。此外，由于大部分生命周期发生在浆果内部，所以防治策略(化学和非化学两者)受到很大限制。
因为雌性CBB能够飞行并且其寿命允许长时间活动(在正确环境条件下接近六个月)，所以对发育中浆果的损害可在全年发生。已经报道了由于CBB所致的三种类型的损害：1)嫩浆果的过早掉落，2)受侵扰的成熟浆果对继发侵染的脆弱性增加，以及3)咖啡的产量和质量两者的降低，从而降低作物的利润率。
历史上，咖啡农依赖于硫丹来控制CBB，但截至2011年4月，它已在全球逐步淘汰。硫丹是通过像内分泌干扰物一样起作用来对人类健康构成重大风险的高毒性化学物质。它还具有较高的生物体内积累潜力，这可能对咖啡种植园周围的整个生态系统产生负面影响。此外，CBB的生命周期使得大多数防治措施几乎无法接近。咖啡农一直处于非常困难的境地，他们必须用杀虫剂对抗CBB，而杀虫剂尚未针对对CBB的有效性进行评估或被标示用于咖啡。迄今为止使用的大多数杀虫剂已被证明对于CBB的防治无效。
含有真菌白僵菌(Beauveria bassiana)的孢子的真菌杀虫剂(Mycoinsecticide)防治产品，如EPA注册的 ES(BioWorks,Victor,NY,US)已经证明了降低雌性产卵率和幼虫产量并增加CBB死亡率的能力。然而，所述产品需要直接至浆果和周围地面覆盖的两次单独施加(一次中期和一次晚期)，从而增加规划和后勤需求。此外，所述产品每次施加花费60美元-90美元/英亩，从而使整体保护成本昂贵。
或者，咖啡农可采用各种栽培防治或卫生方法来减少种植园内的CBB种群：在果实发育(包括收获)之前和期间除去浆果并捕获，和收获后种植园环境卫生。
修剪生产果实的果树是维持健康和有效的生长操作的必要条件。咖啡种植中存在两种修剪方法：1)每年修剪树上的一个或两个直生部(verticals)(Kona方法)，或者2)每三至五年修剪同一年中的树上的所有直生部(Beaumont-Fukunaga方法)。然而，在修剪之前，树上的任何浆果必须被除去以确保它们不会落到地上。研究已经表明，在修剪之前未除去的浆果可能导致每英亩多达320万个未成熟和成年CBB。此外，浆果中的CBB保持生殖活性，并且在位于地面上之后继续出现长达三个月。为了使现有种群持续到下一季节的风险最小化，所有在修剪之前除去的浆果必须被埋藏或烧毁。
咖啡具有延长和变化的结实季节，开花取决于若干环境条件，浆果生长缓慢，并且并非所有浆果都同时成熟。这对尝试拦截雌性CBB的咖啡农提出持续挑战，因为雌性CBB从其出生浆果中显露出来并且寻找新的无居民的宿主浆果。诸如(CIRAD,Paris,FR)的诱捕器可以每英亩8个的比率安装，并且从1.5m的咖啡树悬挂。诱捕器需要由混合至各种比例的甲醇和乙醇组成的诱饵。放诱饵的诱捕器不能保证从田野中除去CBB，但是在足够的诱捕器密度下可实现保护。更经常，使用诱捕器来试图监测田野中甲虫的存在。
在收获期间，重点是除去所有成熟和掉落的果实。收获袋应该在收获时捆住袋口以避免CBB的逃逸和扩散。浆果到种子的加工应在封闭或半封闭的结构中进行，以防止CBB逃逸并允许适当处置。此外，在收获后期间，应该从田野中收集干燥和掉落的浆果并且在它们处于季节开始时埋藏或烧毁。
可能存在防治CBB的替代和/或更有效的方法。像大多数甲虫一样，CBB使用化学信号传导系统来确定其生命周期的许多方面，可使用人工或天然来源的化学信息素来影响这些化学途径。这些化学信息素在甲虫种群中的一种常见功能是驱避性；与特定宿主居民过多且不再适合定殖的进入甲虫进行交流。
CBB是一种树皮甲虫和亚科小蠹科(Scolytidae)的成员。这个亚科包括甲虫、大小蠹(Dendroctonus)属，它们是全球木材工业中众所周知的主要害虫且因此具有充分研究和记录的化学信息素通信系统。一种化学信息素马鞭草烯酮已经显示为大小蠹属的强力驱避剂，并且可以是整个小蠹科亚科的强力驱避剂。
先前研究已经表明，平均而言，CBB选择沿着不包括马鞭草烯酮的路径向下行进。在这些实验中，使用Y型嗅觉仪来强迫CBB行走两条路径之一，以便阐明已知影响其他树皮甲虫行为的特定化学信息素对CBB的影响(如果存在)。结果证实，马鞭草烯酮对CBB没有吸引力，并且可能潜在相关、但未证实具有驱避作用。然而，所述研究未提供关于所使用的剂量或马鞭草烯酮类型的任何具体信息。
先前未知且现在已经发现的是暴露于(1S)-(-)-马鞭草烯酮(cas#1196-01-6)以及其他马鞭草烯酮对映异构体将导致雄性和雌性CBB从咖啡果中驱逐出。本文的发明涉及所有潜在的马鞭草系统来源(包括合成来源、天然来源或含有马鞭草烯酮的任何天然提取物)用于驱避或以其他方式改变咖啡果小蠹(Hypothenemus hampei/coffee berry borer)的行为的用途。本发现特别适用于实现这种驱避性所需的马鞭草烯酮(包括所有马鞭草烯酮对映异构体)的量。使用蜡乳液或任何其他现场施加技术，每英亩施加1-10,000g的马鞭草烯酮(Active Ingredient,A.I.)将足以从咖啡田中驱避CBB。
马鞭草烯酮已被发现是针对咖啡种植园内的CBB的有效驱避剂。驱避作用将用于从当前侵扰的种植园中驱除CBB，从而减少或潜在除去施加区域内的侵扰。本文所公开的技术也可用于驱避CBB并阻止其在低侵扰或未侵扰的种植园(如新种植园)、严格控制区域或CBB尚未进入的地理区域中建立。
当前公开的发明的另一方面是使用马鞭草烯酮作为可接近性工具。通过从咖啡果驱避CBB，CBB对杀虫剂喷雾而言变得可接近。可接近性的这种增加将产生更有效的杀虫剂方案和此类杀虫剂的更有效使用。
据信，使用整体或任何其他现场施加技术，每英亩1-2,500个马鞭草烯酮点来源将提供针对CBB的有效驱避性。
基于上述考虑，当用美国专利号7,887,828(其全部内容以引用的方式并入本文)中描述的特化信息素和诱饵施加技术(SPLAT)配制时，马鞭草烯酮充当合适的CBB驱避剂。本发明的用于咖啡果小蠹的这种制剂(杜撰的SPLAT Verb，并且在本文中如此使用)在较低经济可行剂量下对成年CBB具有强驱避作用；它在商业上且以大量生产，被标记有机并被注册用于“所有作物”；并且它是稳定的分子(一旦受UV保护并被SPLAT锚定)。
概述
本公开的一个实施方案涉及用于控制成虫期的节肢动物种群的系统和方法。本发明的系统和方法利用对成虫期节肢动物具有反应性的驱避剂。
本发明的一个实施方案涉及一种用于控制节肢动物种群的驱避系统。节肢动物的特征在于受化学信息素影响的成虫期。此实施方案的系统包括聚合基质和化学信息素。所述化学信息素对成虫期节肢动物具有反应性，并且混杂在所述聚合基质内。所述化学信息素可以是信息素，并且可具体地是破坏成年节肢动物行为的抗聚集信息素。
所述聚合基质可以许多不同的构型存在，包括但不限于微球体、乳胶溶液、热熔胶、树脂、塑料薄片和蜡乳液。可用于蜡乳液中的蜡包括但不限于石蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、小烛树蜡、果蜡、羊毛脂、虫胶蜡、杨梅蜡、甘蔗蜡、微晶蜡、地蜡、纯地蜡、褐煤蜡以及其组合。热熔胶包括但不限于，包括乙烯-乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或聚酯的胶。一种蜡乳液可由30％石蜡、4％豆油、2％Span 60、1％维生素E和蒸馏水组成。本发明设想的另一种蜡乳液包含45％微晶蜡、6％豆油、3％Span 60、1％维生素E和蒸馏水。
化学信息素可溶解在聚合基质内，包括溶解在蜡乳液内。如上所述，化学信息素可以是信息素，或者更具体地说，可以是抗聚集信息素。可使用的一种特定抗聚集信息素是马鞭草烯酮。当使用马鞭草烯酮时，其可以介于约0.001重量％至约60.0重量％之间的范围存在于所述系统中。更具体地说，马鞭草烯酮可以约10重量％的量存在于所述系统中。
虽然所述系统可用于控制广泛节肢动物的种群，但是此实施方案也非常适合于控制昆虫种群，且更具体地说鞘翅目种群。所述系统可呈有利于在常规空中喷洒设备中使用的流体形式。可制备所述系统以便在长时间段内(例如,2-6个月时期内)释放化学信息素。
本公开的另一个实施方案涉及一种用于增加对区域中的节肢动物种群的控制措施的可接近性的方法。节肢动物的特征在于具有受化学信息素影响的成虫期。在这种方法中，向区域施用系统。如本文所用，所述区域不仅包括果园或种植园，而且包括单株树木的外层、周围地面覆盖、花园和单株植物。施用至所述区域的系统具有以上所述的类型，即，所述系统由聚合基质和化学信息素组成。所述化学信息素对节肢动物的成虫期具有反应性，并且混杂在所述聚合基质内。
所述系统可通过空中喷洒设备施用。此外，所述系统可通过安装在固定翼飞机或旋翼飞机上的常规空中喷洒设备施用。所述系统也可通过基于地面的方法来施用。例如，所述系统可通过地面型喷洒系统或者经由“彩弹”分散所述系统来施用。
所述方法实现干扰成虫期节肢动物的行为的新颖作用。因此，所述方法通过与成虫期节肢动物相互作用来控制节肢动物的种群，从而使得它们变得更易于接近控制措施，包括但不限于杀虫剂。因此，所述系统可在节肢动物的未成熟期期间施用，并且通过呈控制释放的耐雨水冲刷的物质的形式，所述系统保持存在直到达到节肢动物的成虫期。例如，在控制CBB种群的情况下，可在咖啡果形成之前施用所述系统，并且所述系统可在所述区域内保持至少六个月，从而在CBB的整个生命周期期间存在并且存在以干扰CBB的成虫期。因此，化学信息素可驱避所存在的任何成虫期CBB，从而从浆果中除去CBB并增加对CBB的可接近性，以便更好地实施控制措施。
如上所述，化学信息素可以是信息素，或者更具体地说可以是抗聚集信息素。设想用于所述方法中的一种信息素是马鞭草烯酮。所述方法的一个具体实施方案包括将所述系统施用至区域，以使得对所述区域的每公顷或子块施用10g的马鞭草烯酮。
本公开的另一个实施方案涉及一种制备用于控制节肢动物种群的可分散系统的方法。所述方法的步骤包括提供聚合基质并且向所述聚合基质添加化学信息素。所述化学信息素对成虫期节肢动物具有反应性。此外，所述化学信息素可以是信息素。具体地说，所述信息素可以是抗聚集信息素。可使用的一种特定信息素是马鞭草烯酮。聚合基质可以是蜡乳液。在此实施方案中，蜡乳液可通过以下步骤来形成：使蜡熔化，向所熔化的蜡中添加油、乳化剂、防腐剂和加热至所述蜡的熔化温度以上的水以形成蜡乳液，并且冷却所述蜡乳液。虽然考虑许多蜡，但蜡可包括但不限于石蜡和微晶蜡。此外，油可以是豆油，乳化剂可以是Span 60，并且防腐剂可以是维生素E。
本公开的一个实施方案涉及从咖啡果中驱逐咖啡果小蠹的方法。所述方法涉及在所述咖啡果上或附近施用系统，其中所述系统由聚合基质或蜡基质和能够影响混杂在所述基质内的咖啡果小蠹的化学信息素组成。所述基质可以是蜡乳液、微球体、乳胶溶液、热熔胶、树脂或塑料薄片。所述化学信息素可以是信息素，或者更具体地说抗聚集信息素。具体地说，所述抗聚集信息素可以是马鞭草烯酮；水杨酸甲酯；来自以下植物目的提取物和浸出物：泽泻目、伞形目、棕榈目、天门冬目、菊目、十字花目、白樟目、石竹目、苏铁目、川绿断目、杜鹃花目、豆目、龙胆目、唇形目、樟目、木兰目、金虎尾目、锦葵目、桃金娘目、松目、禾本目、毛茛目、蔷薇目、无患子目、茄目、山茶目或姜目；或其任何组合。
当抗聚集信息素是马鞭草烯酮时，它可以是(-)马鞭草烯酮、(S)马鞭草烯酮、乐伏本农(Levobernone)、L-马鞭草烯酮以及其相应异构体：(+)马鞭草烯酮、(R)马鞭草烯酮、D-马鞭草烯酮或在其结构中的任何位置处含有氢的同位素(氘)和碳的同位素(13碳)的任何马鞭草烯酮。马鞭草烯酮可以介于约0.001重量％至约60.0重量％之间的范围存在于所述系统中。在某些实施方案中，马鞭草烯酮以约10重量％的量存在于所述系统中。
所述系统可通过安装在固定翼飞机或旋翼飞机上的空中喷洒设备或通过地面型喷洒系统来施用，并且可被施用以使得对含有咖啡果的每公顷施用1-10,000g/公顷的化学信息素。在某些实施方案中，对含有咖啡果的每公顷施用4,400g/公顷的化学信息素。
本公开的另一个实施方案涉及驱避区域中的节肢动物的方法。所述方法的特征在于向所述区域施用系统，其中所述系统具有聚合基质或蜡基质和混杂在所述基质内的抗聚集信息素。所述基质可以是蜡乳液、微球体、乳胶溶液、热熔胶、树脂或塑料薄片。所述抗聚集信息素可以是马鞭草烯酮；水杨酸甲酯；来自以下植物目的提取物和浸出物：泽泻目、伞形目、棕榈目、天门冬目、菊目、十字花目、白樟目、石竹目、苏铁目、川绿断目、杜鹃花目、豆目、龙胆目、唇形目、樟目、木兰目、金虎尾目、锦葵目、桃金娘目、松目、禾本目、毛茛目、蔷薇目、无患子目、茄目、山茶目或姜目；或其任何组合。
所述方法可用于驱避昆虫，且更具体地说鞘翅目昆虫。实际上，设想所述方法可用于驱避来自以下属的鞘翅目昆虫：大小蠹属(Dendroctonus spp.)、棕榈象属(Rhynchophorus spp.)、咪小蠹属(Hypothenemus spp.)和足距小蠹属(Xylosandrus spp.)。设想所述方法特别有助于驱避咖啡果小蠹。
本公开的另一个实施方案涉及用于驱避咖啡果小蠹的系统。所述系统包括聚合基质或蜡基质和混杂在所述基质内的抗聚集信息素。所述基质可以是蜡乳液、微球体、乳胶溶液、热熔胶、树脂或塑料薄片。所述抗聚集信息素可以是马鞭草烯酮；水杨酸甲酯；来自以下植物目的提取物和浸出物：泽泻目、伞形目、棕榈目、天门冬目、菊目、十字花目、白樟目、石竹目、苏铁目、川绿断目、杜鹃花目、豆目、龙胆目、唇形目、樟目、木兰目、金虎尾目、锦葵目、桃金娘目、松目、禾本目、毛茛目、蔷薇目、无患子目、茄目、山茶目或姜目；或其任何组合。
所述系统还可包括昆虫毒剂。所述基质可以是通过以下步骤形成的蜡乳液：使蜡熔化并且向所熔化的蜡中添加油、乳化剂、防腐剂和加热至所述蜡的熔化温度以上的水以形成所述蜡乳液。然后将所述蜡乳液冷却。在一个具体实施方案中，所述系统具有以下表1中所示的配方。
表1：
或者，蜡乳液可由选自石蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、小烛树蜡、果蜡、羊毛脂、虫胶蜡、杨梅蜡、甘蔗蜡、微晶蜡、地蜡、纯地蜡、褐煤蜡或其组合的蜡载体组成。一个具体实施方案具有表2中列出的组分的蜡乳液。
表2：
30重量％石蜡；
4重量％豆油；
2重量％脱水山梨糖醇单硬脂酸酯
1重量％维生素E；以及
58重量％蒸馏水。
如权利要求3所述的系统，其中所述蜡乳液包含：
45重量％微晶蜡；
6重量％豆油；
3重量％脱水山梨糖醇单硬脂酸酯；
1重量％维生素E；以及
40重量％蒸馏水。
所述基质可替代地是热熔胶，具体地说，它可以是选自乙烯-乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或聚酯的聚合物。
上述制剂还可包含水，其中蜡载体处于水的流体悬浮液中。流体悬浮液可以是乳液。所述制剂还可包含一种或多种选自以下的添加剂：脂质、乳化剂、增塑剂、UV阻断剂和吸收剂、抗微生物剂、抗氧化剂和挥发性抑制剂。这些添加剂(如果存在)可处于约0.001重量％至约20重量％的量。乳化剂可以是脂质、豆油、卵磷脂、改性的卵磷脂、甘油单酯、甘油二酯、脱水山梨糖醇、脂肪酸或其组合。乳液可以是可喷雾的、可喷射的或可扩散的。
附图简述
关于以下描述和附图将更好地理解本文公开的各种实施方案的这些和其他特征和优点，其中相同的附图标记始终表示相同的部分，并且其中相同的数字在全文中指代相同的元件，并且其中：
图1是示出对照组与用如本文所述的组合物处理的那些之间的咖啡果侵扰的图；并且
图2是示出如在图1中描述的在一段时间内的咖啡果侵扰的图。
详述
以下给出的详细说明意图作为对本发明的目前优选的实施方案的一种说明并且不意图代表本发明可被构造或利用的唯一形式。所述说明阐述用于构建和操作本发明的步骤的功能和顺序。然而，应理解，相同或等效的功能和顺序可通过不同的实施方案来实现，并且它们也意图涵盖于本发明的范围内。
化学信息素制剂应显示高于长时间段的某一阈值的零级释放速率和持续释放水平，其中低于阈值的释放水平对目标昆虫的行为将仅具有可忽略的破坏性影响。除了几个例外，当与少于10％的活性成分(Al)一起配制时，特化信息素和诱饵施加技术(SPLAT)一致地提供化学信息素的接近零级释放速率，其中在大约施加时间具有可忽略的闪蒸。
使用东方果蛾(Grapholita molesta)(东方果蛾(Oriental fruit moth)(OFM))(全世界苹果的一种严重害虫)作为模型昆虫，进行了汇集成现有SPLAT技术的初始研究和开发。当与少于10％OFM信息素一起配制时，SPLAT始终提供接近零级释放速率，具有可忽略的闪蒸。南美洲大型商业苹果运营的田间试验表明，含有15g信息素/英亩的SPLAT制剂在180天内维持几乎完全诱捕器关闭，与在种植者的传统化学控制中发现的相比，其实际转化成OFM果实损害的显著降低。对田间“老年”SPLAT的分析表明，到180天试验期结束时，存在保持在SPLAT的点源中的不同水平的信息素，并且其与冠层中的团(dollop)的位置(接收更多或更少的太阳入射)以及所分析的团的实际大小相关：微团中的信息素是不可检测的，而1g团仍然含有5％-10％，并且5至10g团保持介于10％与25％AI之间。
在CBB的情况下，本公开设想了一种基于SPLAT和信息素的驱避剂制剂，所述制剂提供可接受的长期驱避性，同时使任何潜在的有害影响最小化。SPLAT和马鞭草烯酮的施加可在咖啡果形成开始时发生，并且通过保留在适当位置中，散发信息素将驱避现有的和新出现的成虫免于进一步损害发育中咖啡果。
这种新颖制剂(为驱避剂的一种SPLAT和马鞭草烯酮制剂)可使用常规防御性施加设备来施加，将在田野中持续6个月或更长时间，释放其所包含的几乎所有的信息素，并且是可生物降解的和安全的。
这种制剂为咖啡农提供功能系统和大量节约。具有10g马鞭草烯酮/英亩的SPLAT的成本将是每英亩约30美元，这表示仅考虑 ES的成本，30-60美元/英亩的节省。现在，如果这种制剂还替代 ES的成本为60-90美元/英亩的惯常两次处理，则节约将是60-120美元/英亩。
对节约的计算是非常保守的。由于简化目前的栽培控制CBB操作，因此不考虑所实现的额外节约，所述操作是一种具有如此长的寿命以致在整个CBB周期中允许单次施加的制剂。通过消除危机情况及其相关的成本，将实现更多的节约。此外，相信高估了制造SPLAT的成本。它可能较高，因为它是基于目前向供应商支付的价格，这并不反映当以大批量购买原材料时可从商业供应商获得的折扣。此外，生产线的效率随着较大体积而增加，从而需要更少工作时间/体积所产生的SPLAT。这些额外的节约尚未被考虑在内。
由于其驱避作用，SPLAT和马鞭草烯酮可不仅在现有种群区域、而且在具有低和无种群密度的区域(如新建立的种植园)中提供种群保护，从而为咖啡工业和一般种群提供巨大益处。
据信，理想的马鞭草烯酮制剂应使用常规喷洒设备来施加，具有至少二至六个月的持续时间，当其落下时粘附至树叶，快速获得耐雨水冲刷品质，保护信息素免受降解，与杀虫剂协同作用，因此它能够控制低密度以及高密度的CBB种群，是可生物降解的(如果可能，有机的)，不损害私有财产，并且最后但同样重要的是，所述制剂对于其不仅技术上、而且经济上可行的采用应是便宜的。
预期本发明通过提供用于独立于种群密度的CBB的有效管理的最佳化学信息素解决方案来满足所有所需的因素。本发明的总体目标是使用递送抗聚集信息素马鞭草烯酮的可流动蜡乳液系统(SPLAT)来提供CBB种群的有效全期(season-long)田间控制。使用不同特性的可流动蜡乳液配制SPLAT和马鞭草烯酮，以便在实验室中确定信息素的排放率和稳定性。将两种优化制剂提交给添加了高CBB压力的实验室和田间试验。分析量化了SPLAT制剂的田间老化样品，以确定信息素组分的残留稳定性和有效性。
本发明的一些目标包括：1)具有6个月的持续时间、同时在分配马鞭草烯酮时被保护免受降解的制剂；2)与杀伤剂协同作用的制剂；3)与常规空中喷洒设备一起工作、粘附至树叶且快速变得耐雨水冲刷的SPLAT制剂；以及4)控制低密度以及高密度的CBB种群的制剂。然而，预期在本发明的一些实施方案中，仅可实现所述目标中的一些或者甚至一个都没有。
目前市场上不存在具有长寿命且可使用常规喷洒设备施加的马鞭草烯酮制剂。本发明是用于独立于种群密度的CBB的有效管理的最佳化学信息素解决方案。本发明在使用递送抗聚集信息素马鞭草烯酮的可流动蜡乳液系统(SPLAT)进行CBB种群的全期田间控制方面有效。测量了在田间作为三种大小的点源(各自1g、7g和17g)施加的来自SPLAT的马鞭草烯酮(SPLAT组合物中10％的信息素)的释放速率。SPLAT制剂保留并持续散发信息素120天，其中制剂仍然保留30％-80％的其信息素(取决于剂量和点源大小)。这表明这些制剂将可能在田间持续另外30至60天(取决于剂量和点源大小)。这表明，如果在咖啡果发育时将制剂喷洒在田间，则其将持续直到收获。这首次允许可喷洒以通过在成虫飞行期间散发有效比率的信息素来控制CBB的制剂。
通过用有机、安全和有效的制剂来靶向CBB，非目标生物将受任何额外杀虫剂使用的影响最小，因此将保留昆虫物种多样性，其中使用化学信息素制剂。这进而将保存依赖于昆虫用于其饮食的脊椎动物。
在SPLAT和马鞭草烯酮的一个实施方案中，信息素持续整个季节，但仅持续咖啡果生产季节而不更长以避免不想要的残留问题和暴露于非目标物种。本发明的系统和方法可用于大量其他害虫和入侵物种(例如，山松甲虫、南方松甲虫、西部松甲虫等)。
测试涉及在大约6英寸的陪替氏培养皿中施加大约0.2g的SPLAT Verb。(SPLAT Verb负载有10重量％的马鞭草烯酮。)此区域将对应于.0000045ac的土地；因此，田间施加率将是44kg的SPLAT Verb(4,400g的马鞭草烯酮)/英亩。将通常用于培养CBB的咖啡果置于陪替氏培养皿中。将0.2g的SPLAT Verb引入到密封的陪替氏培养皿中。随后接着测量CBB驱逐出或离开浆果的时间。驱逐出的数量是在所述时间点驱逐出的总数的总和。数据(如表3中所示)证实了CBB离开了其首选宿主，并且在驱逐后，维持高活性水平而不重新进入浆果。此数据充当马鞭草烯酮的驱避活性的首次确认。
表3：
醇是一种强力CBB引诱剂。SPLAT Verb的进一步测试显示(如可在图1和图2中看出)，添加马鞭草烯酮降低CBB吸引力的水平，甚至用醇捕获至低于对照的水平(无引诱剂或任何其他化学信息素)的水平。
SPLAT和马鞭草烯酮信息素释放制剂(一种新颖的非晶形可流动的乳液)可作为微升点源一直至数十克的团施加。本发明的SPLAT蜡分配器制剂属于“基质型”或“整体”类别的控制释放装置。这些“基质型”或“整体”分配器被定义为活性成分分散或溶解在聚合基质中的装置。来自整体装置的活性成分的释放通过扩散发生并且可通过菲克定律在显微镜下进行描述。菲克定律指出，分子通过扩散的运动与系统中所述分子的浓度成正比。在显微镜下，如果追踪活性剂的分子穿过基质的运动，则所述分子可以两种方式之一开始其旅程，如果它分散在基质中，则它通过与其晶细胞中的其他分子解离并溶解到聚合物相中而开始其旅程。如果它溶解在基质中，则此步骤被绕过。然后，分子通过基质中的构成系统的自由体积的非晶形区域扩散。分子也可以两种方式之一移动通过基质。如果它与基质中的非晶形空间的大小相比非常小，则它将通过从一个这种空间移动到另一个来扩散通过基质，如果其与那些空间的大小相比非常大，则包含基质的聚合物的区段必须重排以使活性剂分子发生扩散。基质中的结晶区实际上是活性剂的分子不可透过的。在到达基质表面时，它将被释放到环境中。
一系列因素影响活性剂从整体装置的释放速率，并且包括基质材料的性质以及活性剂的性质。基质的温度影响活性剂的释放；在较高温度下，自由体积增加，并且扩散更快地发生。在较低温度下，自由体积减小，并且扩散较慢。聚合物的热历史也可增加或减少系统的自由体积并导致活性剂的扩散速率的变化。
对活性剂的释放速率具有最大影响的活性剂的性质是其分子量。一般来说，较大的分子需要更多的时间来穿过基质的自由空间。分子中的分支也可降低其通过基质的扩散速率。活性剂在基质与环境之间的分配系数也可影响所述试剂的释放速率。如果试剂容易分配到环境中，则其释放速率将是扩散控制的和第一级。然而，如果活性剂向环境的分配相对较慢，则其分配系数将决定其从基质中的释放速率，并且所述装置将显示零级释放动力学。活性剂向环境的分配是活性剂在基质中的溶解度的函数；化合物在基质中越易溶，则向环境的分配越缓慢。在田间环境中的SPLAT石蜡乳液显示扩散受控的释放。装置的表面积也影响其释放速率。具有较大表面积的石蜡分配器以更快速率释放活性剂。
含有固定量的化学信息素的SPLAT制剂的释放速率可简单地通过改变制剂的几个参数来进行调节，所述参数包括所使用的组分的类型(例如蜡组合物、所使用的乳化剂)、其在制剂中的比例(例如，水、油或蜡含量的百分比)、添加不同组分的制造阶段、流变学、以及最后在田间SPLAT的施加特征(例如，施加为各自1-10ug的微团或各自10g的大团)。
结果是非常可塑且适合不能通过市场中存在的任何其他商业制剂支持的许多需求和用途的化学信息素制剂。
制备30％石蜡乳液，其由30％石蜡(Gulf Wax,Royal Oak Sales,Inc.,Roswell,Ga.)、4％豆油(Spectrum Naturals,Inc.,Petaluma,Calif.)、2％Span 60(脱水山梨糖醇单硬脂酸酯，Sigma-Aldrich Co.,St.Louis,Mo.)、1％维生素Eα-生育酚(Sigma Chemical Co.,St.Louis,Mo.)和58％蒸馏水组成。还制备了45％微晶蜡乳液，其由45％微晶蜡(Blended Waxes,Inc.,Oshkosh,Wis.)、6％豆油、3％Span 60、1％维生素E和40％蒸馏水组成。
使蜡熔化(石蜡：60℃-65℃；微晶：78℃-80℃)且将水加热至蜡的熔化温度以上(石蜡乳液：65℃-70℃；微晶乳液：78℃-88℃)。将豆油、Span 60和维生素E添加至熔化的蜡中并充分混合，然后添加热水。然后将所述混合物倒入工业实验室混合器中。将乳液立即混合，然后置于冷水浴中，且每15分钟混合直到溶液已冷却至25℃-30℃。此时将其置于塑料桶中并储存直到使用。
就在使用之前，使用高剪切实验室混合器将0.03重量％(3g)、1.0重量％(10g)和3.0重量％(30g)的外消旋马鞭草烯酮乳液充分混合到所述乳液中。
使用流动细胞的含有3％外消旋马鞭草烯酮的通用SPLAT制剂的初步工作表明它在长时间内以非常恒定的水平释放信息素。为了显示SPLAT中Al化学信息素的释放，收集了来自5g SPLAT GM 3％的含有150mg雌舞毒蛾引诱剂(AI)的废料，并且发现其以44.06±13.08ug/天的速率释放雌舞毒蛾引诱剂持续超过约170天。作为比较，5g含有894mg雌舞毒蛾引诱剂的Disrupt II(一种现有技术制剂)散发51.45±2.33ug/天。重要的是意识到，尽管两个流动室均具有5克制剂，但Disrupt 11实际上具有比SPLAT多6倍的信息素，同时它比SPLAT仅释放多15％的信息素，这是可能没有值得一提的生物学效应的差异。这些结果表明，SPLAT是比现有技术中已知的那些更有效的制剂；实际上有效性高六倍。因此，使用SPLAT将需要施加比使用现有技术制剂少6倍的AI。通常，交配干扰制剂的最昂贵的组分是活性成分。因此，据信SPLAT比现有技术的制剂显著更便宜。
使用SPLAT，可通过改变组分的比例或通过改变组分混合的流变学来改变乳液的稠度。词语“流变学”通常是指“非经典”材料如橡胶、熔融塑料、聚合物溶液、浆料和糊剂、电流变液、血液、肌肉、复合材料、土壤和涂料的流动和变形。由于经典流体力学和弹性无法描述的其流变特性，这些材料能够表现出不同且显著的外部结构和内部结构。经验是，可机械施加具有45％微晶蜡乳液(45％微晶蜡、6％豆油、3％Span 60、1％维生素E和40％蒸馏水)的SPLAT配方且它快速粘附至植被，并且只要它具有几个小时来沉降，它就变得耐雨水冲刷。
特化信息素和诱饵施加技术(SPLAT)是用于控制有或无杀虫剂的化学信息素和/或气味的释放的生物惰性材料的基础基质制剂。关于使用各种诱饵的SPLAT的广泛研究表明，这种基质以有效害虫抑制水平散发化学信息素持续2-16周范围的时间间隔。具有广泛的粘度和施加方法(例如洒施机喷洒、空中洒施机喷洒、填缝枪型管等)，SPLAT通过机械化信息素分配点的施加来提高生产率。这种高度适应性产品的无定型和可流动品质允许从小规模手动施加到大规模机械施加的容易过渡。
上文的描述通过举例而非限制来给出。鉴于上述公开内容，本领域的技术人员能够设计出在本文公开的本发明的范围和精神内的变化，包括施用马鞭草烯酮的各种方式。此外，本文公开的实施方案的各种特征可单独使用或以与彼此的不同组合使用，并且不意图限于本文描述的具体组合。因此，权利要求的范围不受所示的实施方案限制。