Varronia curassavica Jacq. (Boraginaceae) as an agroecological tool for coffee pest management

Abstract

Coffee (Coffea sp.) is a crop of great relevance in agriculture. However, its productivity can be severely affected by the attack of pests, such as Leucoptera coffeella and Hypothenemus hampei. The coffee leaf miner, L. coffeella, is a key coffee pest in the Neotropics. The larvae feed on the parenchyma of coffee leaves decreasing the photosynthesis capacity and leading to significant losses in yield. The coffee berry borer, H. hampei, is the most damaging insect pest of coffee worldwide. This pest lives inside the coffee berry consuming the seeds thus reducing the quantity and quality of the coffee grains. The most common method of control to both pests is the use of synthetic pesticides, which have a low effectiveness due to the selection of resistant populations. Additionally, the excessive use of these products could have a severe impact in the environment and non-target individuals. An alternative for the management of these pests could be the use of specific plants and their secondary metabolites, such as the essential oils. Varronia curassavica is a medicinal species that produces an essential oil with a range of biological activities besides attracting natural enemies, such as the Chrysopidae. The specie Chrysoperla externa is an important biological control agent of a variety of pests, including L. coffeella and H. hampei. In this study, I investigate whether V. curassavica can be used in the management of L. coffeella and H. hampei and benefit their natural enemy C. externa. I performed a greenhouse experiment to evaluate if the association of V. curassavica plants with coffee plants would affect the oviposition of L. coffeella and its predator C. externa (Chapter I). The association of the V. curassavica plants with coffee plants didn’t affect L. coffeella oviposition, however, it increased the C. externa oviposition. I also investigate the effects of the V. curassavica essential oil in the oviposition and the development of eggs and mines of L. coffeella (Chapter II). The V. curassavica essential oil inhibited the oviposition of L. coffeella but did not affect the development of its eggs and mines. I evaluated the lethal and sublethal effects of V. curassavica essential oil on H. hampei, assessing the mortality rates, the mobility of H. hampei, and the repellence of the essential oil to this pest (Chapter III). The essential oil of V. curassavica is toxic to H. hampei and affects its mobility, but it wasn’t repellent to the pest in the concentration tested. This study demonstrates that V. curassavica plant and its essential oil could be a safer alternative in the management of the key coffee pests. Keywords: Coffea sp. Leucoptera coffeella. Hypothenemus hampei. Chrysoperla externa.

O café (Coffea sp.) é uma cultura de grande relevância na agricultura, porém sua produtividade pode ser severamente afetada pelo ataque de pragas, como Leucoptera coffeella e Hypothenemus hampei. O bicho-mineiro do café, L. coffeella, é uma praga chave da cultura nos Neotrópicos. As larvas se alimentam do parênquima das folhas de café, diminuindo a capacidade fotossintética e levando a perdas significativas na produtividade. A broca-do-café, H. hampei, é a praga do café mais prejudicial em todo o mundo. Essa praga vive dentro do fruto do café consumindo as sementes, o que reduz a quantidade e a qualidade dos grãos. O método mais comum de controle dessas pragas é o uso de inseticidas sintéticos, que possuem baixa eficácia de controle e induzem à seleção de populações resistentes. Além disso, o uso excessivo desses produtos pode ter um grande impacto negativo no meio ambiente e em indivíduos não- alvo. Uma alternativa para o manejo dessas pragas poderia ser o uso de certas plantas e seus metabólitos secundários, como os óleos essenciais. Varronia curassavica é uma espécie medicinal, que produz óleo essencial com diversas atividades biológicas e atrai inimigos naturais, como Chrysopidae. A espécie Chrysoperla externa é um importante agente de controle biológico de uma variedade de pragas, incluindo L. coffeella e H. hampei. Neste estudo investigou-se se V. curassavica pode ser usada no manejo de L. coffeella e H. hampei e beneficiar seu inimigo natural C. externa. Realizou-se um experimento em casa de vegetação para avaliar se a associação de plantas de V. curassavica com plantas de café afetaria a oviposição de L. coffeella e do seu predador C. externa (Capítulo I). A associação das plantas de V. curassavica com plantas de café não afetou a oviposição de L. coffeella, porém aumentou a oviposição de C. externa. Investigou-se também os efeitos do óleo essencial de V. curassavica na oviposição e no desenvolvimento de ovos e minas de L. coffeella (Capítulo II). O óleo essencial de V. curassavica inibiu a oviposição de L. coffeella, mas não afetou o desenvolvimento de seus ovos e minas. Avaliou-se os efeitos letais e subletais do óleo essencial de V. curassavica sobre H. hampei, as taxas de mortalidade, a mobilidade de H. hampei e a repelência do óleo essencial a essa praga (Capítulo III). O óleo essencial de V. curassavica é tóxico para H. hampei e afeta sua mobilidade, mas não foi repelente à praga na concentração testada. Este estudo demonstra que a planta de V. curassavica e seu óleo essencial podem ser alternativas seguras para o manejo das pragas chave do cafeeiro. Palavras-chave: Coffea sp. Leucoptera coffeella. Hypothenemus hampei. Chrysoperla externa.