Здатність популяції Leptinotarsa decemlineata say долати бар"єри стійкості картоплі різної природи - Автореферат

Втрати врожаю картоплі без захисту від колорадського жука можуть коливатись від 30 до 90% і більше (Санін, 1975). Робота виконана в рамках державної науково-технічної програми "Вивчити взаємодію факторів стійкості рослин із шкідниками та обгрунтувати методи їх використання при створенні стійких сортів і гібридів" (№ державної реєстрації 0197U012339) та за угодою N РОТ/СРР 1 1998 - 2000рр. "Шляхи формування резистентних популяцій колорадського жука до стійких сортів картоплі серії "Новий лист" з геном B.t.t. та заходи щодо обмеження їх формування". Метою досліджень було на грунті закономірностей формування зональної гетерогенної структури популяцій колорадського жука визначити здатність окремих фенотипів шкідника долати барєри генотипів картоплі різної природи стійкості, а також дії інсектицидів з різними механізмами та створювати резистентні лінії, а згодом і популяції з такою домінантністю. Вивчено структуру локальної популяції колорадського жука за морфологічними ознаками (рисунком передньоспинки), яка відрізняється частотою феноформ та життєвістю по роках, а на різних за харчовими якостями біотопах (промислових посадках Інституту картоплярства УААН, гібридних ділянках, диких видах та присадибних ділянках) наявністю особин, здатних долати барєри стійкості сортів чи токсичність інсектицидів будь-якого механізму дії. Встановлено, що моніторинг структури популяції за феноформами, статевим співвідношенням та масою особин є ключовим для прогнозування агресивності шкідника і рівня резистентності до будь - якої системи захисту культури, що дозволяє своєчасно вжити заходи щодо обмеження швидкості формування резистентності, підтримувати високий рівень ефективності заходів захисту, зменшити затрати на пошук нових інсектицидів.Аналіз структури популяції колорадського жука з промислових посадок картоплі Інституту картоплярства УААН смт Немішаєвє за 1998-2000 рр., вегетаційні періоди яких відрізнялися між собою метеорологічними умовами та механізмами дії інсектицидів, що застосовувались для захисту картоплі сприяли зміні структури за частотою феноформ, масою імаго, статевим співвідношенням. Порівняльний аналіз структури локальної популяції з різних біотопів: присадибних ділянок, що мають значне сортове розмаїття та набір інсектицидів для боротьби з шкідником; гібридних посадок та колекції диких видів ІК УААН, що характеризуються різними харчовими якостями показав значну відмінність як за частотою зустрічальності феноформ, так і співвідношенням самиць до самців, а також пониженою масою імаго (на промислових маса понад 160 мг становила 26,3%, на присадибних - 25,1%, на диких видах - 20%, на гібридах - 7,4%,). В лабораторних дослідах вивчено живлення імаго колорадського жука висічками із бульб картоплі різних за стійкістю сортів: Луговський - не стійкий, Зарево - відносно стійкий, Russet Burbank g. m.. За інтенсивністю споживання корму дані сорти розташувались в такій послідовності : Луговський, Russet Burbank g. m., Зарево, дикий вид S. chacoense, а за виживання жуків - Russet Burbank g. m., Луговський, Зарево, S. chacoense. (високостійкий) та диким видом S. chacoense (стійкий) на 10-ту добу за виживанням сорти розташувались в такій послідовності : Луговський (вижило 66,3% жуків), Russet Burbank не модифікований (57,65%), Зарево (45,9%), дикий вид S. chacoense (32,95%), Russet Burbank g. m.

Структура популяції колорадського жука гетерогенна та містить різні феноформи, які узгоджуються з певними морфологічними ознаками (малюнком на передньоспинці).

Аналіз структури популяції колорадського жука з промислових посадок картоплі Інституту картоплярства УААН смт Немішаєвє за 1998-2000 рр., вегетаційні періоди яких відрізнялися між собою метеорологічними умовами та механізмами дії інсектицидів, що застосовувались для захисту картоплі сприяли зміні структури за частотою феноформ, масою імаго, статевим співвідношенням. Найбільш поширеними феноформами на промислових посадках були 1-ша, 3-тя, 6-та, частота яких разом сягала 51%-78%. Співвідношення самиць до самців становило 50,3%:49,7%, найбільш поширеним за рангом маси були імаго 101-160 мг.

Порівняльний аналіз структури локальної популяції з різних біотопів: присадибних ділянок, що мають значне сортове розмаїття та набір інсектицидів для боротьби з шкідником; гібридних посадок та колекції диких видів ІК УААН, що характеризуються різними харчовими якостями показав значну відмінність як за частотою зустрічальності феноформ, так і співвідношенням самиць до самців, а також пониженою масою імаго (на промислових маса понад 160 мг становила 26,3%, на присадибних - 25,1%, на диких видах - 20%, на гібридах - 7,4%,).

Порівнянням структур популяції з промислових посадок картоплі за показником Шенона в роки 1998-2000 рр., що відрізнялися метеорологічними умовами вегетаційного періоду встановлена пряма залежність коефіцієнта ентропії від ГТК (r = 0,99) та суми активних температур (r = 0,88). За умов надлишкового зволоження (ГТК за травень-серпень 1998р. 2,3) спостерігається деградація системи, за недостатнього - (ГТК за травень-серпень 1999р. - 0,93) - більш високою організацією і життєвістю системи.

В лабораторних дослідах вивчено живлення імаго колорадського жука висічками із бульб картоплі різних за стійкістю сортів: Луговський - не стійкий, Зарево - відносно стійкий, Russet Burbank g. m.. - стійкий. За інтенсивністю споживання корму дані сорти розташувались в такій послідовності : Луговський, Russet Burbank g. m., Зарево, дикий вид S. chacoense, а за виживання жуків - Russet Burbank g. m., Луговський, Зарево, S. chacoense.

При живленні імаго колорадського жука листям різних за стійкістю сортів картоплі Луговський (не стійкий), Зарево (відносно стійкий), Russet Burbank g. m. (високостійкий) та диким видом S. chacoense (стійкий) на 10-ту добу за виживанням сорти розташувались в такій послідовності : Луговський (вижило 66,3% жуків), Russet Burbank не модифікований (57,65%), Зарево (45,9%), дикий вид S. chacoense (32,95%), Russet Burbank g. m. (6,85%). На стійкому сорті Russet Burbank g. m. виживали імаго 4-ої, 5-ої, 7-ої та 9-ої феноформ, на сорті Зарево - 2-ої та 7-ої. При цьому харчування несприятливим кормом супроводжувалось значною втратою маси тіла та порушенням статевої структури.

Методом пробіт-аналізу (обробка імаго, поділеного за феноформами альфа-циперметрином) встановлено, що найбільш поширені в Київській області феноформи 1-ша, 2-га, 3-тя та 6-та набули високого рівня резистентності до цього піретроїдного інсектициду (СК50, 2,39, % д.р.), а феноформи 4-та, 5-та, 7-ма, 8-ма та 9-та ще достатньо чутливі (СК50, 0,02-0,04, % д.р.). Цей метод дозволяє здійснювати моніторинг чутливості колорадського жука як до окремих інсектицидів, так і класів сполук. Він грунтується на встановленні рівня чутливості кожної феноформи та частоти поширеності їх в структурі популяції.

У дослідах з личинками (L1, L2, L3, L4) різних віків встановлено, що генетично -модифіковані сорти картоплі Russet Burbank, Atlantic та Superior мають високоефективну захисну систему, що забезпечує повну смертність личинок молодших віків (L1 та L2). Проте окремі личинки L3 можуть завершити свій розвиток (6-12%) до імаго. Ще більше виживають личинки L4 та завершують розвиток до імаго (30,4-36,2%). При цьому спостерігається загальна тенденція найбільшого поширення феноформ 1-ої та 3-ої. Проте при живленні генетично модифікованими рослинами картоплі з білком Cry ІІІ А частіше зявлялись імаго з рідкісними феноформами - 8-ою та 9-ою. Тенденція у виживанні окремих феноформ свідчить про можливість долання захисного барєру генетично-модифікованих сортів картоплі та формування резистентної популяції до токсичного білка Cry III A.

В лабораторних дослідах з обробкою личинок колорадського жука старших віків (L3 та L4) інсектицидами (бітоксибациліном і альфа-циперметрином) з різними механізмами дії, імаго, що вийшли з виживших личинок мають підвищену стійкість до стресових ситуацій і, зокрема, більше виживають при живленні стійкими генетично-модифікованими рослинами ніж контрольні (без обробеи личинок інсектицидами).

Зміна в структурі популяції імаго колорадського жука та її різниця між варіантами з обробкою личинок L3 та L4 інсектицидами (фастак і БТБ) з різними механізмами дії свідчить, що кожна локальна популяція шкідника має певну частину особин з адаптаціями до будь-якого стресового чинника, в тому числі і до інсектицидів з різними механізмами дії. А тому при розробці системи захисту картоплі від даного фітофага необхідно передбачати заходи щодо обмеження швидкості формування резистентності.

Частота поширеності домінантних феноформ на генетично модифікованих сортах картоплі знижується в порівнянні з традиційними сортами, частіше зявляються рідкісні феноформи.

Рекомендації виробництву

Систематично здійснювати моніторинг структури популяцій за феноформами, рангами маси та статевим співвідношенням імаго колорадського жука. Різка зміна структури популяції на відміну від попередньої є сигналом про недосконалу систему захисту картоплі від колорадського жука.

В зональних інтегрованих системах захисту картоплі з використанням стійких сортів будь-якої природи стійкості та інсектицидів з різними механізмами дії необхідно передбачити, щоб доля високо стійких сортів не перевищувала 50% посівних площ, а асортимент інсектицидів повинен включати такі, які мають різні механізми дії. При застосуванні інсектицидів необхідно дотримуватись їх чергування і не допускати більше однієї обробки за вегетаційний період одним і тим же препаратом.

При впровадженні генетично-модифікованих сортів з геном B.t.t. не допускати застосування на посадках картоплі препаратів на основі Bacillus thuringiensis на традиційних сортах, оскільки вони сприятимуть швидкості формування резистентності до модифікованих сортів картоплі з токсичним білком Cry ІІІ А.

Трибель С.О., Король Т.С., Новосельська Т.Г. Стійкі сорти - основа інтегрованого захисту картоплі // Аграрний вісник Причорноморя. - Збірник наукових праць. Одеса, 1999. Вип. № 3(6). С. 242 -246. (Особистий внесок здобувача 50%. Проведення обліків, формулювання висновків).

Трибель С.О., Король Т.С., Новосельська Т.Г. Homo sapiens проти Leptinotarsa desemlineata // Захист рослин. - N 8.- 2000. - С.12-13. (Особистий внесок здобувача 50%. Проведення досліджень, узагальнення даних).

Новосельська Т.Г., Король Т.С. Колорадський жук. Чутливість популяції імаго до хімічного інсектициду фастак, 10% к.е. // Захист рослин. - N 1.- 2001. - С. 14-15. (Особистий внесок здобувача 70%. Проведення обліків, формулювання висновків).

Трибель С.О., Король Т.С., Новосельская Т.Г. С помощью генной инженерии // Защита и карантин растений. - N 4.- 2001. - С. 16-17. (Особистий внесок здобувача 50%. Проведення досліджень, узагальнення даних).

Новосельська Т.Г. Виживання фенотипів колорадського жука в залежності від живлення сортом картоплі Russet Burbank з геном B.t. // Тез.доп. Міжнародної конференції "Наукові основи стабілізації продукції рослинництва". Харків, 1999.- С. 430.

Король Т.С., Новосельська Т.Г., Руденко Н.Г. Чутливість феноформ імаго колорадського жука до харчових якостей при живленні листям картоплі // Тез. доп. Республіканської ентомологічної конференції, присвяченій 50-й річниці заснування УЕТ, Ніжин, 19-23 серпня 2000р.- Ніжин.-2000. - С. 59

Король Т.С., Трибель С.О., Новосельська Т.Г. Пути формирования резистентных популяций колорадского жука к трансгенным сортам картофеля серии "новый лист" с геном B.t. // Материалы девятого совещания конференции "Современное состояние проблемы резистентности вредителей, возбудителей болезней и сорняков к пестицидам в России и сопредельных странах на рубеже ХХІ века" . Санкт-Петербург, 2000. - 86-87 с.