Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка влияния различных факторов среды на инвазионную активность энтомопатогенных нематод и приемы ее повышения

ВАК РФ 06.01.07, Плодоводство, виноградарство

Автореферат диссертации по теме "Оценка влияния различных факторов среды на инвазионную активность энтомопатогенных нематод и приемы ее повышения"

На правах рукописи

Ау^щ,

005010655

Ахмед Мохамед Али Эль Диб

Оценка влияния различных факторов среды на инвазионную активность энтомопатогенных нематод и приемы ее повышения

06.01.07 - защита растений

2 ФЕВ 2012

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2012

005010655

Диссертационная работа выполнялась на кафедре ботаники, физиологии агробиотехнологии аграрного факультета Российского университета дружбы народов

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Помазков Юрий Иванович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Романенко Николай Демьянович

кандидат биологических наук, Кручина Сергей Николаевич

Ведущая организация: Главный ботанический сад РАН

Защита диссертации состоится « 9.1 » 2012г. в «/^Г » час.

на заседании диссертационного совета Д 220.043^04 (три Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва, Тимирязевская ул., 49, Ученый совет РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ - МСХА имени К.А.Тимирязева.

Автореферат разослан, размещен на сайте университета www.timacad.ru и направлен на сайт Министерства образования и науки РФ по адресу referat_vak.mon.gov.ru «Я? »#^>2012 г

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Защита сельскохозяйственных культур от вредителей, имеющих в своем цикле развития почвенные стадии, представляет особую сложность из-за способности их накапливаться при бессменном возделывании (Shapiro-Ilan et al., 2002, 2006, 2010). Так, потери на хлопчатнике урожая хлопка -сырца, в частности, от наиболее вредоносного вредителя этой культуры -хлопковой совки {Spodoptera littoralis), достигают 10-20 %. Вместе с тем, зачастую, применение радикального химического метода борьбы с вредителями, несмотря на очевидный эффект, приводит к нежелательным последствиям -загрязнению пестицидами окружающей среды, особенно при многократных обработках, стимулированию появления резистентных к ним форм вредных организмов, подавлению или уничтожению полезных видов, участвующих в регуляции их численности. Не случайно поэтому, все шире в системах защитных мероприятий используются приемы биологической борьбы (Jeffords, Hodgins, 1995). Следовательно, разработка и внедрение в производство приемов активизации естественных механизмов регуляции численности вредных видов и замена пестицидных обработок в применяемых системах защиты биологическими средствами, ограничивающими их развитие, является важной актуальной задачей (Помазков, Заец, 1998).

В последнее время в практике защиты растений от вредителей весьма интенсивно используются энтомопатогенные формы нематод, средой обитания которой является почва и находящиеся в ней их инвазионные стадии. Заражая насекомых, они способны вызывать стерилизацию и гибель жертвы. Вместе с тем, они совершенно безопасны в отличие от химических веществ и даже некоторых биопрепаратов (например, Bacillus thuringiensis) для растений и животных. При их использовании не требуется каких - либо средств безопасности. Они способны инфицировать десятки различных видов насекомых-вредителей, не оказывая негативных последствий на полезных насекомых (Georgis et al., 1991; Akhurst, Smith, 2002). Для их массового производства и накопления не требуется специального оборудования. Однако, как и другие агенты биологической борьбы, нематоды требуют определенных условий для своего развития. Они быстро инактивируются под действием ультрафиолетового света, при высыхании почвы, что определяется ее типом, структурой и плодородием, а также ирригационным режимом. Их эффективность проявляется в сравнительно узком диапазоне температур (как правило, от 20°С до 30°С), по сравнению с химическими веществами (Georgis, Gaugier, 1991; Shapiro-Ilan et al., 2006).

К наиболее перспективным для биологической борьбы с вредителями относятся нематоды из семейств Steinernematidae и Heterorhabditidae (Poinar, 1978, Wouts, 1985). Уже известно около 50 видов насекомых, в которых нематоды способны паразитировать (Doucet, 1994, Dergham, 1995, Scheepmaker et al, 1997, Jaworska, 1999). Однако их летальное действие на некоторые виды, против которых

применяют нематодные препараты в виде суспензий инвазионных личинок 2-го возраста, не всегда обеспечивает должную эффективность вследствие их недостаточной плотности в местах локализации вредителей, чувствительности к действию факторов внешней среды (температура, влажность, тип почвы, наличие условий для сохранения и устойчивой циркуляции их популяций). Делаются многочисленные попытки для ее повышения. В частности, для этих целей испытываются их различные комплексы с пестицидами, патогенными грибами, маслами и другими компонентами. Так, для борьбы с походным червем Spodoptera frugiperda (Smith, 1997) (Lepidoptera: Noctuidae) - основным вредителем посевов кукурузы в Бразилии - применяли энтомопатогенных нематод в комплексе препаратами, способными вызывать гибель вредителя. Использовали распыление смесей. Препараты энтомопатогенных нематод уже предложены производству (Akhurst et al., 1990, Akhurst, 1990, Vanninen, 1990, Zimmerman et al., 1990, Kaya, 1993). Однако до массового их внедрения еще далеко, поскольку недостаточно изучены биологические и экологические особенности жизнедеятельности наиболее перспективных видов нематод и не решены проблемы их культивирования, накопления и хранения. Относительно малая подвижность их инвазионных стадий предполагает многократное искусственное заселение энтомопатогенными формами популяций вредных видов. Это естественно создает трудности для практического использования нематодных "препаратов".

Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы является определение возможностей для снижения численности вредителей сельскохозяйственных культур (колорадский жук на картофеле, хлопковая совка на хлопчатнике, малый мучной хрущак) при использовании энтомопатогенных нематод, а также изучение факторов, способствующих увеличению их инвазионной активности. В задачи наших исследований входило:

выделение местных изолятов энтомопатогенных нематод из рода Steinernema и сравнительное изучение их патогенности в лабораторных и полевых условиях,

практическая апробация методов ускоренного размножения донорских насекомых и энтомопатогенных нематод в целях массового накопления инвазионного материала,

проведение оценки роли некоторых факторов, способствующих увеличению вирулентности нематод.

Научная новизна. Впервые проведена сравнительная оценка влияния комплекса факторов (температура, влажность, состояние и тип субстрата, наличие в среде органических веществ) на инвазионную активность и ее сохранение 6 видов энтомопатогенных нематод.

Практическая ценность работы. Оптимизирована методика получения и накопления инвазионных стадий энтомопатогенных нематод с использованием личинок комнатной мухи. Определены условия и факторы, влияющие на их активность и сохранность. Даны экономические обоснования для предложенной технологии.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались в рамках III Международной научно-практической конференции "Инновационные процессы в АПК" (2011 г.), научных семинарах кафедры и опубликованы в центральной печати в 2-х статьях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, глав и подразделов экспериментальной части, выводов и списка литературы, который содержит 186 источников, в том числе 164 на иностранных языках. Ее объем, включающий оригинальные рисунки, 18 таблиц и 7 приложений, составляет 103 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В обзоре литературы приводятся сведения о биологических особенностях развития и локализации энтомопатогенных нематод из рода Steinernema, влиянии различных факторов внешней среды (температуры, влажность) на их инвазионную активность, длительность сохранения жизнеспособности, а также условиях применения нематодных препаратов в борьбе с экономически значимыми вредителями.

Условия, объекты и методика исследований

Проводилось сравнительное изучение 6 видов энтомопатогенных нематод Rhabditida 5 из семейства Steinernematidae рода Steinernema S. riobrave (Cabanillas, Poinar & Raulston, 1994), S. feltiae (Filipjev, 1934), S. carpocapsae (Weiser, 1955), S. rarum (de Doucet, 1986) и S. glaseri (Steiner, 1929) и 1 вида из семейства Heterorhabditidae, рода Heterorhabditis Н. Bacteriophora (Poinar 1976) (раса HP88). В период проведения экспериментальных работ основные климатические параметры не отличались от средних многолетних значений.

Нематоды изолировались из погибших насекомых, обнаруженных в почве. Почвенные пробы отбирали с помощью почвенного бура в насаждениях отдела защиты растений НИИ сельского хозяйства в Докки (Египет). Образцы нематод хранились в темноте в холодильнике при 2 - 4°С. После извлечения нематод культивировали согласно Dutkey et al. (1964) на живом субстрате - личинках большой восковой моли - Galleria mellonella L. Полученные инвазионные личинки 2-го возраста хранились до эксперимента в дистиллированной воде при температуре 12°С (Woodring, Kaya, 1988). При оценке эффективности испытывали их суспензии в 3-х концентрациях - 1000,2000 и 3000 шт./мл.

В качестве «прилипателей» и возможных стимуляторов инвазии использовали растительные экстракты из 3-х видов растений (Ocimum basilicum, Thymus vulgaris и Azadirachtha indica - промышленный препарат нимацаль) в 3-х концентрациях -1, 3 и 5 ррм. Повторность 3-х кратная. В каждой повторности бралось по 30 особей имаго малого мучного хрушака (Tribolium castaneum). Учеты погибших вредителей в чашках Петри проводили через 7 дн. В качестве контроля использовали различные химические пестициды (хлорпирифос, децис, матч, дельтафос, димилин, сталлион, каратэ, трасер, хлорпирифос, циперметрин, трифлумурон и перметрин).

При изучении влияния органических веществ на развитие энтомопатогенных нематод использовали свежий навоз крупного рогатого скота, компост из придонных отложений р. Нил и торф в смеси глиной или песчаной почвой, полученной с опытных полей факультета сельского хозяйства университета Загазиг (Каир, Египет) и осваиваемых площадей в районе Эль-Хаттара (провинция Шаркия) в соотношении от 0, 25, 50, 75 до 100% в смеси. Механический состав глинистой почвы состоял из 46,2% глины, 35,3% ила и 18,5% песка, а песчанной -95,7% песка, 1,2% ила и 3,1 % глины соответственно. Почва и ее смеси стерилизовали в автоклаве при 1,2 атм. в течение 1 ч., где и оставляли на 24 ч. перед использованием.

Объектами исследования являлись личинки и куколки хлопковой совки S. littoralis, а также объект внешнего карантина для России - личинки и нимфы хлопковой моли Pectinophora gossypiella. Для культивирования S. littoralis в поле с поврежденных растений были собраны деформированные листья с яйцами вредителя, которые помещали в сосуды (350 мл), затянутые сверху с помощью резинок капроновой тканью. В сосуды ежедневно добавляли для подкармливания вылупившихся личинок свежие листья Recinus communis. Через несколько дней после появления личинки были пересажены в более крупные банки (2 л), покрытых марлей, в которых до их б-го возраста поддерживался тот же режим питания. Затем выращенных личинок для окукливания переносили в 5-литровые банки, содержащие сухие древесные опилки. Образовавшихся куколок размещали для экспериментов в чашках Петри, выложенных фильтровальной бумагой. Отрождающихся имаго подкармливали 15% сахарным сиропом. Спаривание и откладка яиц проходила на листьях Nerium oleander. Собранные яйца хранили при 15С».

Разведение G. mellonella, используемой в качестве субстрата для нематод, проводили путем содержания их бабочек до яйцекладки на полосках гофрированной бумаги, смоченной раствором сахара. Собираемые с них ежедневно отложенные яйца переносились в банки на искусственную среду из 40 г кукурузной муки, 20 г пшеничной муки, 40 г молотой нута, 20 г обезжиренного сухого молока, 10 г дрожжевого экстракта, 40 мл пчелиного меда и 40 мл глицерина. Их развитие - до момента отрождения и формирования личинок -проходило при температуре 30°С. Через 4 нед. личинок собирали и помещали по 100 шт. в 250 мл пластиковые коробки с крышками и хранили при температуре 10°С (Poinar, 1975). Часть из них в целях поддержания популяции оставляли в прежних условиях до появления имаго.

Для культивирования нематод Steinernematid и Heterorhabditid использовались личинки б-го возраста хлопковой совки (S. littoralis) и большой восковой моли (G. mellonella), размещаемые в пластиковых бюксах на 2-х-слойной влажной фильтровальной бумаге, инфицирование которых проводили суспензией, содержащей 1000 инфекционных особей/мл стерилизованной дистиллированной воды. Зараженные личинки инкубировались при 26 ± 2°С. В каждой повторности

брали по 10 здоровых личинок. Сбор инфекциониого материала проводили по White (1927). Для этого каждые 2 дня после инвазии погибшие особи удалялись, промывались несколько раз стерильной дистиллированной водой, переносились в раствор 0,01% формалина и хранились в холодильнике при 9 - 10°С.

Жизнеспособность нематод определяли при 25±1°С. Для этого в чашки Петри (5 см в диаметре) вносили по 5 мл суспензии инвазионных личинок нематод (200 особей/0,1 мл). Для исключения испарения их закрывали пленкой «Parafilm». (Dunphy, Webester, 1986). Ежедневно в течение 20 дн. учитывали количество погибших (неподвижных под микроскопом)) инвазионных личинок (Ishibashi, Takii, 1993). Расчеты проводили по формуле Abbott (Abbott, 1925). LT50 для каждого вида нематод в испытанных концентрациях определяли по программе ЕРА (Агентство по охране окружающей среды), используемой для расчета значения LC/EC, по версии 1.5 (Finney, 1971).

Биологическую эффективность разных видов нематод оценивали по уровню смертности тест - объектов: личинок и имаго комнатной мухи Musca domestica, поддерживаемых на пшеничных отрубях при 25° С в чашках Петри (9 см), личинках и имаго колорадского жука Leptinotarsa decemlineata и малого мучного хрущака Tribolium castaneum. Концентрация инвазионных стадий нематод в суспензии составляла 100 особей/мл. При использовании S. littoralis по 10 ее личинок размещали в поверхностном слое почвы в пластиковых контейнерах (12 см в диаметре), заполненных стерилизованной почвой или ее смесями (по 100 г) с органическими добавками. В каждый контейнер добавляли до установления 40% влажности дистиллированную воду (около 30 мл). Сосуды закрывали пластиковой крышкой и закапывали одним концом на глубину 5 см. Через сутки пипеткой на поверхность почвы наносили 2 мл суспензии нематод (1000-2000 IJS/ контейнер). Инкубирование проводили в лаборатории при температуре 20±3°С. Через 3 дн. после нанесения проводили анализ и подсчет отмерших личинок (White, 1927). Повторность 10-кратная по 10 личинок в варианте.

Полученные результаты статистически обработаны с использованием программы Дункана (при 0,5 уровне значимости).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Как известно, энтомопатогенные виды нематод встречаются повсеместно. Однако их распределение и активность зависят от действия многих факторов внешней среды, а также видового состава культивируемых на территории сельскохозяйственных культур и сорной растительности, а также повреждающих их вредных организмов.

Проведенные нами полевые и лабораторные обследования показали, что энтомопатогенные нематоды встречаются практически во всех регионах, но в разной плотности (табл. 1).

Таблица 1

Распределение энтомопатогенных нематод в почве на разных культурах

__ (пр-ция Шаркае, Египет, 2009)__

Сроки Глубина Ср. число обнаруженных % инфицир.

Культура взятия взятия личинок, шт.* от числа

проб, проб, см мерт- живых инфицир. обнаружен-

число вых нематодами ных

10 19 5 6 20.0

10.08 20 9 20 1 3.3

30 4 26 0 0.0

10 21 2 7 23.3

Хлопчатник 20.08 20 10 19 1 3.3

30 2 28 0 0.0

10 22 3 5 16.6

30.08 20 9 21 0 0.0

30 3 27 0 0.0

10.08 10 23 2 5 16.6

20 10 19 1 3.3

30 5 25 0 0.0

10 21 3 6 20.0

20.08 20 11 18 1 3.3

Кукуруза 30 4 26 0 0.0

10 20 2 8 26.6

30.08 ' 20 12 18 0 0.0

30 2 28 0 0.0

10 19 3 8 26.6

10.08 20 11 18 1 3.3

30 2 28 0 0.0

10 18 3 9 30.0

Апельсин 20.08 20 11 19 0 0.0

30 5 25 0 0.0

10 18 5 7 23.3

30.08 20 7 21 2 6.6

30 3 27 0 0.0

10 20 5 5 16.6

10.08 20 10 19 1 3.3

30 3 27 0 0.0

Манго 10 16 4 10 33.3

20.08 20 11 16 3 10.0

30 2 28 0 0.0

10 16 6 8 26.6

30.08 20 10 19 1 3.3

30 5 25 0 0.0

НСРа.5 0.53 0.81 0.27 1.06

* личинки хлопковой совки & ИиогаШ

б

Найдено, что наибольшая численность личинок хлопковой совки (табл. 1), инфицированных энтомопатогенными нематодами, сосредоточена в 10 см почвенном ярусе. Процент их заражения подает по мере заглубления. Соответственно возрастает численность живых диапаузирующих особей. Самая высокая инвазионная активность нематод отмечена в посадках апельсина и манго, наименьшая на хлопчатнике и кукурузе. Следует отметить, что при раскопках и взятия образцов насекомых среди погибших встречаются экземпляры мертвые, но не от инфицирования нематодами, а, например, отмерших в результате голодания. Поэтому все особи, обнаруженные в почве, подвергались микроскопическому исследованию на содержание в трупах энтомопатогенных нематод. При анализе образцов выявлена неоднородность распределения в почвенном горизонте различных видов нематод. Наиболее часто встречался вид 8. ГеШае, наименее - Н. ЬааепорИога. Наблюдается определенная приуроченность видов к отдельным культурам. В частности, Б. ГеМае, Б. сагросарэа и Б. гагит чаще обнаруживались в почвах под хлопчатником, апельсином и манго. Численность погибших почвенных стадий насекомых (личинки, куколки) в результате инвазии нематод достигала 72,2% от числа обнаруженных мертвых особей. К концу вегетации отмечается тенденция к снижению численности и активности инвазионных стадий.

Таблица 2

Эффективность действия энтомопатогенных нематод против личинок

хлопковой совки Я. 1ШогаШ (пр-ция Шаркае, Египет, 2009)

Культура Сроки взятия проб, число Глубина взятия проб, см Ср. число мертвых личинок, шт.

инфиц. нематодами в% без нематод Всего мертвых

Хлопчатник 10.08 10 11 57.8 8 19

20 2 22.2 7 9

30 0 0.0 4 4

20.08 10 12 57.1 9 21

20 4 40.0 6 10

30 0 0.0 2 2

30.08 10 10 45.4 12 22

20 3 33.3 6 9

30 1 33.3 2 3

Кукуруза 10.08 10 11 47.8 12 23

20 3 30.0 7 10

30 0 0.0 5 5

20.08 10 13 61.9 8 21

20 4 36.3 7 11

30 0 0.0 4 4

30.08 10 11 55.0 9 20

20 4 33.3 8 12

30 0 0.0 2 2

10 10 52.6 9 19

10.08 20 3 27.2 8 11

30 0 0.0 2 2

Апельсин 10 и 61.1 7 18

20.08 20 4 36.3 7 11

30 1 20.0 4 5

10 13 72.2 5 18

30.08 20 3 42.8 4 7

30 ■. 1 33.3 2 3

10.08 10 12 60.0 8 20

20 2 20.0 8 10

30 1 33.3 2 3

Манго 10 9 56.2 7 16

20.08 20 2 18.1 9 11

30 0 0.0 2 2

10 10 62.5 6 16

30.08 20 2 20.0 8 10

30 0 0.0 5 5

НСРо.5 0.39 1.35 0.67 0.95

Очевидно, что на однолетних культурах при смене хозяев в севооборотах происходит трансформация видового состава жертв-хозяев, их кормовой базы и как следствие изменение численности и активности энтомопатогенных нематод. Об этом, в частности, свидетельствуют существующие различия в составе видов сорной растительности, произрастающей в междурядьях указанных культур, которые способны выступать в качестве дифференцирующего фактора, влияющего на состояние их популяций. В частности, на некоторых видах сорной растительности, встречающихся во всех ценозах, например, Супос1оп ¿айуЬп, СурешБ гойшсЬк, как и на питающихся за их счет вредителей, в конечном итоге, сохраняются энтомопатогенные нематоды. Следует подчеркнуть, что наличие в ценозах именно многолетних представителей, как флоры, так и фауны, обеспечивают стабильную циркуляцию и сохранение их видов во времени.

Варьирование результатов по степени инфицирования связано также с влиянием различных факторов среды и, в первую очередь, влажностью почвы и температурой окружающей среды. Нами наиболее высокая активность инвазии зарегистрирована при заселении почвы с влажностью не менее 55 - 70%.

Анализ состояния популяций насекомых (хлопковая совка - в. НиогаИв и хлопковая моль - Р. §035ур1е11а) по показателю заселенности их особей нематодами выявляет определенную дифференциацию. Так, найдено, что покоящиеся куколки поражаются значительно слабее, нежели их подвижные личиночные формы.

В последнее время энтомопатогенные формы нематод весьма интенсивно используются в практике защиты растений от вредителей. Однако биологическое влияние на жизнеспособность некоторых видов, против которых применяют их

препараты в виде суспензий инвазионных личинок 2-го возраста, не всегда обеспечивает должную эффективность. Поэтому продолжаются исследования и делаются многочисленные попытки по испытанию различных приемов для ее повышения.

Ранее было показано, что покидая тело жертвы, нематоды определенное время способны сохраняться в почве, не проявляя инвазионной активности и зачастую впадая в анабиоз. По-видимому, на этот процесс способны влиять не только наличие (или отсутствие) жертвы, но состав почвы как среды обитания. Поэтому оценка роли отдельных органических (компост, свежий навоз и торф) и минеральных удобрений на жизнеспособность и инфекционность видов энтомопатогенных нематод позволяет использовать данный фактор для управления их эффективностью.

Изучение действия органических удобрений (компост, свежий навоз и торф) в отношении инфекционных личинок 2-го возраста некоторых видов энтомопатогенных нематод - в. сагросарзае, Б. поЬгау1Б и Н. Ьааегюр1юга, проведенная нами, показала, что жизнеспособность их личинок после применения удобрений заметно увеличивалась в случаях с компостом, свежим навозом и торфом на 38,6, 40,1 и 42,1%, соответственно.

Таблица 3

Эффективность разных видов энтомопатогенных нематод против

& ¡ШогаШ в зависимости от почвы и содержания компоста

Почва

Песчаная Глинистая

Вид Внесено % % Всего % % Всего

компоста* отмерших личинок отмерших куколок отмерших личинок мертвых куколок

0 57.2 ±0.1 И.2±1.1 68.4±1.1 54.3 ±0.1 13.Ш.6 67.4±1.7

25 70.Ш.4 8.1±1.5 78.2±2.9 62.1± 1.6 10.1±4.2 72.2±5.7

Н. Ьа^егюрИога 50 64.0±3.8 5.7±Ы 69.7±4.9 53.2± 3.0 4.9±1.8 59.1±4.8

75 51.4±3.9 4.1±2.2 55.5±б.О 50.1± 1.4 3.1±3.3 53.2±4.7

100(без 39.9 ±4.0 1.Ш.5 41.0±5.5 37.7± 2.7 1.2±0.2 38.9±2.9

почвы)

0 66.1 ±0.6 14.3±2.3 80.4±2.9 60.4 ± 1.5 15.2±2.1 75.6±3.6

25 68.3±1.8 12.Ш.2 80.4±4.1 60.1± 3.4 11.3±1.4 71.4±4.8

£ сагросаряае 50 60.1±2.4 9.3±1.9 69.4±4.2 52.3± 3.5 5.8±1.3 58.1±4.8

75 57.8±3.79 4.8±0.4 62.6±4.2 45.8± 1.7 3.7±2.2 49.5±3.9

100 42.0±2.8 2.2±1.2 44.2±4.0 40.2± 2.9 3.4±1.5 43.7±4.4

0 74.0 ±1.7 17.3±1.2 91.3±3.0 64.2 ± 0.8 16.1± 1.9 80.3±1.7

25 76.1 ±0.2 13.2±5.0 89.3±5.2 66,3± 3.8 13.4±0.7 79.7±4.6

X гюЬгаъ1в 50 66.1±2.9 8.3±1.0 74.4±3.9 57.1± 1.6 8.9±3.б 66.0±5.1

75 52.0±1.3 5.2±4.9 57.2±3.2 47.8± 1.1 6.3±2.7 54.1±3.8

100 44.2±2.6 З.Ы.5 47.3±4.1 40.3± 1.2 4.4±1.0 44.7±2.5

* % добавления компоста в смесь с почвой.

На 4-й день (табл. 3) после внесения органических удобрений погибло уже свыше половины IJS (50,3, 51,2 и 53,7% соответственно после использования компоста, навоза и торфа соответственно). На 6-й - 8-й дн. наблюдений показатели смертности незначительно (на 8 - 12%) увеличились. В целом, инвазионные личинки Н. bacteriophora оказались более чувствительными к органическим удобрениям по сравнению с S. carpocapsae и S. riobravis. С другой стороны, при использовании торфа численность погибших личинок S. carpocapsae и S. riobravis возрастает.

Одной из основных задач по практическому использованию энтомопатогенных нематод в защите растений является разработка простых и дешевых технологий их массового производства.

Сравнительные расчеты показывают, что рекомендуемые в настоящее время синтетические агаровые среды для вскармливания хлопковой совки и других видов Чешуекрылых, используемых в качестве субстрата, отличаются высокой коммерческой стоимостью, т.к. в их состав входят ряд дефицитных и дорогостоящих компонентов (например, 1 кг агара стоит 20 $ США, что делает невыгодным включение их в технологический процесс при производстве нематодных препаратов (Taylor et al., 1998).

В этой связи, необходимо отметить, что в России предложены безагаровые питательные среды для Чешуекрылых, отличающиеся низкой стоимостью (Хабиес, 2005), составленные из различных отходов, получаемых при переработке с/х культур (свекловичный жом, солодовые вытяжки, пшеничные отруби, подсолнечный жмых и др.). На искусственной безагаровой среде (отходы бумаги, навоз и др.) нами в качестве биологического субстрата были испытаны личинки и куколки (пупарии) комнатной мухи, способной быстро и массово размножаться в течение круглого года. Найдено, что наиболее активно этот субстрат используется S. feltiae, значительно слабее S. carpocapsa и S. glaseri (табл. 4).

Таблица 4

Инвазионная активность разных видов энтомопатогенных видов

Steinernema против М. domestica

Стадия Ср. число инфицированных

Вид нематоды вредителя личинок, шт. через дн.* В%

3 5 7 10

S. feltiae Личинка 6 8 15 19 53.3

Куколка 3 6 4 11 26.6

S. carpocapsae Личинка 1 4 3 4 13.3

Куколка 0 0 2 1 3.3

S. glaseri Личинка 0 1 3 2 6.6

Куколка 0 0 0 0 0.0

HCPo.5 0.72 1.10 0.91 1.48 2.44

• В каждом варианте по 30 особей вредителя. Повторность 3-х кратная.

Концентрация нематод в суспензии. 1000шт./мл. Инкубация при температуре 25°С

Испытания различных сред по сравнению с агаровыми показали, что выживаемость гусениц на искусственных смесях оказалась выше почти на 10% (88,0%), чем на вариантах с агаром (76,0 и 78,7%). Более того, гусеницы быстрее завершали свое развитие (например, первые куколки появлялись на 17 день после отрождения из яиц), что способствовало ускорению технологического процесса по наработке инвазионных личинок.

Первые отмершие личинки мух отмечены уже через 3 дня после их обработки суспензиями нематод. Куколки вредителя оказались более устойчивы к инвазии по сравнению с личинками.

При этом отмечено, что степень заселения объекта инвазионными личинками активнее проходит в темноте, нежели на свету или переменном освещении (табл. 5). Общее число погибших личинок сохраняет эту тенденцию.

Таблица 5

Эффективность инвазии различных видов Steinernema личинок _М. domestica при разных режимах освещения__

Режим Число отмерших личинок, шт., через дни: Всего

Вид освещения* 3 5 7 10

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

в темноте 1 0 2 2 0 0 4 2 0 0 0 0 11

S. riobrave со светом 0 0 1 0 0 0 2 0 0 1 0 0 4

перемен. 1 1 0 2 1 0 1 1 1 1 0 1 10

в темноте 3 0 1 1 2 1 2 2 0 0 0 0 12

S. feltiae со светом 0 0 3 1 0 0 0 0 1 0 1 0 6

перемен. 0 1 1 1 2 1 1 0 0 0 0 1 8

S. в темноте 2 0 0 1 1 1 0 0 1 0 2 0 8

carpocapsa со светом 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 3

перемен. 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 I 0 7

в темноте 0 0 3 0 2 1 1 0 I 1 0 0 9

S. rarum со светом 0 1 0 2 0 1 0 1 1 0 0 0 4

перемен. 0 1 0 2 0 1 0 0 0 0 0 0 6

в темноте 0 0 1 1 2 0 3 0 0 0 0 0 7

S. glaseri со светом 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

перемен. 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 3

HCPo.5 1.53 ~ 1.21 1.41 0.78 0.86

*в каждую чашку Петри размещали по 5 личинок. Режимы освещения: личинки мух после обработки суспензией нематод содержались в темноте, при постоянном освещении и при переменном -12 ч. в темноте и 12 ч. на свету.

Испытания суспензии инвазионных личинок энтомопатогенных нематод, полученных нами, из мацерированных погибших особей мух, показали, что они сохраняли свою способность к заражению вредителей в течение 3 мес. При этом наилучшей температурой, позволяющей сохранить биологическую активность нематод, является 15 °С.

В целом, с помощью личинок комнатной мухи получение единицы объема суспензии энтомопатогенных нематод обходится в 3,8 раза дешевле, чем при традиционном разведении их на большой вощинной моли. Комнатная муха почти в 2 раза быстрее накапливает размеры своей биомассы, что делает ее использование в качестве субстрата для накопления и производства инвазионных стадий нематод более предпочтительным.

В практических целях для увеличения эффективности нематодных препаратов испытывались их различные комплексы с пестицидами, патогенными грибами, ¡ маслами и другими компонентами.

Совместимость оценивалась по показателю смертности и инвазионной активности несовершеннолетних (IJS) личинок 2-го возраста через 48 ч. после контакта с препаратами. Совместимыми без заметной утраты активности и жизнеспособности нематод среди всех изученных инсектицидов оказались хлорпирифос, децис, матч, дельтафос, димилин, сталлион, каратэ, трасер, хлорпирифос, циперметрин, трифлумурон и перметрин.

Оценка инсектицидной активности растительных масел (3-х видов) в разной | концентрации в комплексе с 6 видами энтомопатогенных нематод против I вредителей запасов зерно, проведенная нами, показала, что уровень смертности при их использовании повышался по сравнению с действием компонентов смеси в отдельности. Наиболее высокий летальный исход отмечался при обработке объектов суспензией S. feltiae в концентрации 3000 особей/мл вместе с препаратом нимацаль, сырьем для которого является вид Azadirachtha indica (рис. 1

1).

100

Si S. riobrave

90

80

ш S. feltiae

s» 70

0 S. carpocapsa

fffl S. rarum

S S. glaseri

® H. bacteriophoraj

.............................J

0

2000

3000

К-ция нематод, шт/мл

1000

Рис. 1. Эффективность смеси нимацаль с нематодами против малого мучного хрущака.

Смертность имаго малого мучного хрущака достигала 70% и выше, что позволяет отнести отмеченную смесь к весьма эффективным препаратам. Несколько худшие результаты, когда летальный исход колебался в пределах 60%, отмечены при использовании видов S. rarum и S. carpocapsae. Наименьшее влияние на состояние вредителя оказывала смесь нимацаля с энтомопатогешгой нематодой H. bacteriophora. Гибель имаго после обработок составила около 20%. Следует подчеркнуть, что увеличение концентрации масла приводило к снижению эффективности смесей.

Известно, что использование эптомопатогенных нематод для биологической борьбы с почвенными стадиями насекомых-вредителей на декоративных растениях, грибах, артишоках, цитрусовых, клюкве и плодовых культурах выращиваемых на почвах, различающихся по уровню плодородия, уже широко вошло в практику защиты растений (Christine et al., 2004). Найдено, что инвазионная активность нематод активнее реализуется против почвенных стадий насекомых.

Нами были испытаны суспензии местных изолятов энтомопатогенных нематод Steinernema sp. (S. carpocapsae, S. feltiae и S. glaseri), отобранных в Египте. Как показывают данные, наибольшей чувствительностью к энтомопатогенным нематодам обладают подвижные стадии вредителей - личинки (табл. 6). Уровень смертности S. littoralis и P. gossypiella от S. carpocapsae, S. feltias и S. glaseri при всех испытанных концентрациях инвазионных форм (50, 100 и 500 шг./личинок) колебался от 43,3 до 100% (табл. 6).

Таблица 6

Активность инвазии Йеиегпета хр. против разных стадий _вредителей хлопчатника___

К-ция Ср. число инфицированных

нематод, Вредитель Стадия особей, шт./100 г почвы В%

шт./мл через дн.

3 S 7 10

S. littoralis Личинка 8 4 3 1 53.3

50 Куколка 0 0 1 0 3.3

P. gossypiella Личинка 5 6 2 0 43.3

каКукол 0 1 I 0 6.6

S. littoralis Личинка 12 8 -5 2 90.0

100 Куколка 2 5 1 0 26.6

P. gossypiella Личинка 10 7 6 2 83.3

каКукол 4 1 2 0 23.3

S. littoralis Личинка 14 9 5 2 100

500 Куколка 5 6 2 1 46.6

P. gossypiella Личинка 11 8 4 3 86.6

каКукол 2 2 5 0 30.0

НСРо.5 1.31 0.85 0.73 0.47 3.22

* из 30 особей. Повторность 3-х кратная.

Важно отметить, что и при низких концентрациях (50 особей/личинка) процент смертности у S. littoralis и P. gossypiella - (53.3 и 43.3 % соответственно) достаточно высок. Вместе с тем, отмирание куколок вредителей (диапазирующей формы) можно рассматривать как последействие инфицирования последней личиночной стадии.

Полученные нами результаты согласуются с данными других авторов (Berry, Liu, Reed, 1997, Christine et al., 2004). Показано, что внутренние органы погибших личинок находятся в стадии разложения. Вместе с тем, следует подчеркнуть, что при температуре окружающей среды 32,2°С живых особей нематод в их теле не обнаружено.

В практических целях уже используются их комплексы, например, с нематодой Pristionchus uniformus против зимующих стадий колорадского жука. Наблюдения показывают, что в весенний период число инвазионных личинок достигало 85%. Причем при инфицировании их гемолимфы бактериями гибель наступала в течение 10 час. Погибшие особи мумифицируются, вследствие ингибирования процессов гниения антибиотическими веществами, выделяемыми бактериями. По этой причине не происходит вторичного заселения тканей сапрофитами и их развития.

Нами показано, что с увеличением концентрации нематод в применяемых суспензиях возрастает и число погибших особей вредителя - колорадского жука (табл. 7).

Эффективность различных видов энтомопатогенных нематод против колорадского жука в зависимости от их концентрации

Таблица 7

Вид Число отмерших, шт.

личинки 1 возраста, через ДН. личинки 4 возраста через дн. имаго, через дн.

3 | 5 | 7 | 10 | % 3 | 5 | 7 | 10 | % 3 | 5 | 7 | 10 | %

К-ция нематод 1000 шт./мл

51. поЪгаче 5 2 1 0 26 2 0 0 0 6 3 0 0 0 10

5. /Шаг 8 6 3 2 63 6 0 2 2 33 6 1 0 2 30

5. сагросар$а 7 3 3 2 50 4 3 1 3 36 4 1 1 1 23

5. гагит 7 2 3 0 40 5 1 1 1 26 4 0 0 1 16

5. %Шеп 6 2 0 2 33 3 0 2 0 16 4 1 1 0 20

Н.ЬааегюрИога 1 2 0 0 10 1 0 0 0 3 1 0 0 0 3

К-ция нематод 2000 шт./мл

5. гюЬгауе 3 1 4 1 30 2 1 1 0 13 3 1 1 1 20

З./еШае 9 5 6 2 73 5 2 I 4 40 3 5 1 2 36

5. сагросарза 6 4 5 2 56 4 1 4 3 40 2 2 4 1 30

£ гагит 3 2 5 3 43 5 2 3 3 43 2 1 3 1 23

glaser¡ 5 4 3 0 40 3 I 2 0 20 2 2 3 0 23

Н.ЬааегюрЪога 2 2 1 0 16 2 0 1 0 10 1 1 0 0 6

К-ция нематод 3000 шт./мл

£ гюЬгауе 4 3 1 3 36 2 1 2 0 16 5 1 2 0 26

8./еШае 12 4 5 7 93 9 4 3 1 56 6 3 4 3 53

& сагросар$а 14 5 3 0 73 7 5 2 2 53 5 4 2 0 36

Б. гагит 8 6 2 0 53 7 5 3 0 50 5 2 1 0 26

5. glaseri 6 4 1 1 40 3 2 1 0 20 4 3 0 0 23

Н.Ьааепоркога 5 1 0 0 20 3 2 0 0 16 3 0 0 0 10

НСРо.5 0.77 0.40 0.48 0.57 3.88 0.54 0.51 0.2 0.39 2.71 0.68 0.78 0.25 0.15 4.65

*В каждом варианте по 30 особей вредителя. Повторность 3-х кратная.

Оценка инвазионной активности разных видов Steinernema на другом модельном объекте - личинках комнатной мухи (М. domestica) - показала, что наибольшей эффективностью и летальным исходом в отношении его отличается S. feltiae. К S. glaseri личинки мухи проявили толерантность. Первые погибшие особи отмечены только через 7-10 дн. после инвазии. Куколки, в целом, оказались менее восприимчивы к инвазии нематод.

По результатам сравнительных полевых испытаний против колорадского жука (L. decemlineata) на картофеле коммерческого препарата Entonem на основе словенского штамма энтомопатогенной нематоды feltiae (ВЗО) в дозе 250 тыс. инвазионных личинок 2 возраста (EPNS) и инсектицида thiametoxam отмечено значительное сокращение вредящей стадии вредителя.

Таким образом, можно заключить, что использование энтомопатогенных нематод относится к достаточно эффективным способам регуляции численности личиночных стадий вредителей.

Выводы:

1. В результате маршрутных обследований сельскохозяйственных угодий в Египте выявлено повсеместное распространение в пахотном горизонте почвы различных видов энтомопатогенных нематод. При анализе собранных почвенных образцов и погибших насекомых обнаружено 6 их видов из 2-х сем. Steinernematidae и Heterorhabditidae - 5". riobrave, S. feltiae, S. carpocapsa, S. rarum, S. glaseri и H. bacteriophora. Найдено, что в' процессе вегетации происходит снижение численности и активности их особей. Самая высокая инвазионная активность нематод отмечена в верхнем пахотном горизонте в посадках апельсина и манго, наименьшая на хлопчатнике и кукурузе.

2. К доминирующим и наиболее распространенным относятся виды S. feltiae, S. carpocapsa и S. rarum, которые обнаруживаются в среднем в 35,6% всех образцов. Причем отмечена их приуроченность к многолетним культурам -манго и апельсин - до 42-52% образцов соответственно.

3. Наиболее адаптированы к местным условиям S. feltiae и S. glaseri, способные сохраняться и проявлять инвазионную активность при 37°С. Использование суспензий энтомопатогенных нематод - показало, что смертность хлопковой совки достигала 85,0%, что указывает на их высокую эффективность. Определены оптимальные режимы для применения суспензий (к-ция 3 тыс. шт./мл при 15-25°С).

4. Найдено, что активность инвазии зависит от типа почвы, ее плодородия и влажности. Наибольшая степень заражения почвенных стадий вредителей инвазионными личинками нематод отмечалась на легких песчаных почвах без удобрений или при малых их дозах (до 25%). Смертность вредителей в указанных случаях колебалась от 68.0 до 91%.

5. Использование в качестве субстрата личинок комнатной мухи (М. domestica) для накопления активных инвазионных стадий энтомопатогенных нематод

Steinernema показало перспективность для указанных целей этого биологического материала. При данной технологии рабочие суспензии инвазионных личинок 3-х видов нематод удается получать в 2 раза быстрее и 3,8 раз дешевле, чем при их традиционном накоплении с помощью личинок большой вощинной моли.

6. Полученный по разработанной технологии биологический материал - суспензия инвазионных личинок энтомопатогенных видов Steinernema - показал высокую эффективность при лабораторных испытаниях на тест-объектах - колорадский жук и мучной хрущак, смертность которых после инфицирования достигала 53 и более 70% соответственно. При этом личиночные стадии проявили большую чувствительность, уровень заражения которых превышала 90%.

7. Расчет эффективности применения энтомопатогенных нематод показывает, что использование суспензий экономически выгодно и позволяет получать дополнительный урожай и прибыль. Рентабельность нематодных препаратов составляет 113,4 -124,2%, несколько уступая химическим пестицидам (118,7 -128,4%).

Рекомендации производству

Для накопления инвазионных стадий энтомопатогенных нематод и получения их рабочих суспензий (3000 особей/мл) экономически целесообразно использовать в качестве субстрата личинок домашней мухи - М. domestica.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: 1. Ахмед М.А. Получение препаратов энтомопатогенных нематод и оценка их эффективности //Вестник РУДН.-№3.-2010.- С.- 24-28.

2. Заец В.Г., Ахмед М.А., Помазков Ю.И., Elsergany М.Е. Использование

биодобавок для повышения эффективности энтомопатогенных //Защитаи карантин растений.-№1.- 2012.- С .-46-47.

3. Заец В.Г., Ахмед М.А., Помазков Ю.И., Elsergany М.Е. Влияние

энтомопатогенных нематод на хлопковую совку при разных режимах удобрения // Защита и карантин растений.-№2,-2012 (в печати).

Ахмед Мохамед Али Эль Диб

«Оценка влияния различных факторов среды на инвазионную активность энтомопатогенных нематод и приемы ее повышения»

Маршрутные обследования сельскохозяйственных угодий и анализы, собранных почвенных образцов и погибших насекомых, проведенные в Египте, выявили в посадках апельсина, манго, хлопчатнике и кукурузе 6 их видов энтомопатогенных нематод из 2-х сем. Steinernematidae и Heterorhabditidae - 5. riobrave, S. feltiae, S. carpocapsa, S. rarum, S. glaseri и H. bacteriophora. Использование суспензий энтомопатогенных нематод - показало, что смертность хлопковой совки достигала после обработки 85%, что указывает на их высокую эффективность. Найдено, что активность инвазии зависит от типа почвы, ее плодородия, влажности и температуры. Оптимальной является концентрация 3 тыс. шт./мл при 15-25°С.

Для накопления и массового производства инфекционного материала в качестве субстрата для энтомопатогенных нематод могут использоваться личинки комнатной мухи. Получаемый на их основе биологический материал инвазионных личинок энтомопатогенных видов Steinernema показал высокую эффективность при испытаниях на тест-объектах - колорадский жук и мучной хрущак, смертность которых после инфицирования достигала 53 и более 70% соответственно.

Ahmed Mohamed Ali El Dib

"Assessment of the impact of different environmental factors on invasion activity of entomopathogenic nematodes and methods of its improvement"

Route survey of agricultural land and analysis, collected soil samples and dead insects, conducted in Egypt, revealed in orchards of orange, mango, cotton and maize 6 species of entomopathogenic nematodes of 2 this. Steinernematidae and Heterorhabditidae - S. riobrave, S. feltiae, S. carpocapsa, S. rarum, £ glaseri and H. bacteriophora. The use of suspensions of entomopathogenic nematodes, showed that the mortality of the cotton bollworm reached after the processing 85%, which points to their high efficiency. Found that the activity of the invasion depends on the type of soil, its fertility, moisture and temperature. The optimum conditions can be considered 3 thousand units/ml at 15-25°C.

For accumulation and mass production of infectious material as a substrate for the entomopathogenic nematodes can be used larvae room flies. Produced by on the basis of their biological material invasive larvae of entomopathogenic types of Steinernema showed high efficiency when tested on the test-objects - flour hruschak and the Colorado potato beetle, whose mortality after infection reached 53-70%.

Отпечатано с готового оригипаи-макета

Формат 60x84'/^. Усл. печ. л 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 44. Издательство РГАУ - МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Ахмед Мохамед Али Эль Диб, Москва

61 12-3/528

Российский университет дружбы народов

На правах рукописи

Ахмед Мохамед Али Эль Диб

«Оценка влияния различных факторов среды на инвазионную активность энтомопатогенных нематод и приемы ее

повышения»

06.01.07 - защита растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ю.И. Помазков

Москва-2012

Содержание

1. Введение............................................................................. 4

2. Биологические особенности развития энтомопатогенных нематод из рода

81етегпета......................................................................... 6

2.1. Влияние различных факторов внешней среды на активность нематод ........................................................................................... 9

2.1.1. Активность нематод в зависимости от температуры...............10

2.1.2. Роль влажности...............................................................14

2.1.3. Особенности распределения нематод в почве по вертикали.......18

2.2. Инвазионная активность разных видов энтомопатогенных нематод...................................................................................................19

2.2.1. Влияние некоторых факторов на длительность сохранения

жизнеспособности нематод.............................................20

2.3. Длительность сохранения инвазионной активности.....................20

3. Использование энтомопатогенных нематод в борьбе с экономически значимыми насекомыми............................................................29

3.1. Восприимчивость различных стадий вредителей........................29

3.2. Экономическая эффективность применения энтомопатогенных нематод..................................................................

4. Заключение по обзору литературы..............................

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ...............................................36

5.1. Материалы и методы исследований........................................36

5.2. Определение инвазионной активности нематод.........................38

6. Особенности распространения энтомопатогенных нематод................40

6.1. Особенности локализации....................................................41

6.2. Инвазионная активность энтомопатогенных нематод в зависимости от влажности и температуры почвы..........................................45

6.3. Восприимчивость разных вредителей и их стадий к заселению нематодами.....................................................................46

6.4. Влияние органических веществ на активность нематод...............47

7. Сравнительная оценка эффективности нематодных препаратов против

различных вредителей.............................................................50

7.1. Разработка технологии накопления инвазионной активной личиночных стадий энтомопатогенных нематод...............................50

7.2. Влияние различных добавок для повышения эффективности энтомопатогенных нематод..................................................56

7.3. Активность энтомопатогенных нематод на разных почвах ..........59

7.4. Сравнительная эффективность нематодных суспензий против разных вредителей.......................................................................61

8. Экономическая эффективность применения энтомопатогенных препаратов........................................................................65

Выводы.....................................................................................68

Литература................................................................................70

Приложения...............................................................................93

1. Введение

Защита сельскохозяйственных культур от вредителей и, в частности, хлопчатника от наиболее вредоносного вредителя этой культуры - хлопковой совки (Spodoptera littoralis), имеющей в своем цикле развития почвенные стадии представляет особую сложность из-за способности их накапливаться при бессменном возделывании (Ellis, 1980, Shapiro-Ilan et al., 2002, 2006, 2010). Так, потери урожая хлопка - сырца при этом достигают 10-20 % (Burrows et al., 1982). Вместе с тем применение радикального химического метода борьбы с вредителями этой культуры, несмотря на очевидный эффект, приводит к нежелательным последствиям, в частности, загрязнению пестицидами окружающей среды, особенно при многократных обработках, стимулированию появления резистентных к ним форм вредных организмов, подавлению или уничтожению полезных видов, участвующих в регуляции их численности. Не случайно поэтому, все шире в системах защитных мероприятий используются приемы биологической борьбы с вредителями (Jeffords, Hodgins, 1995). Следовательно, разработка приемов, способных активизировать естественные механизмы регуляции численности вредных видов, и внедрение их в производство путем замены в применяемых системах защиты пестицидных обработок биологическими средствами, ограничивающими развитие патогенов, является важной актуальной задачей (Помазков, Заец, 1998).

В последнее время в практике защиты растений от вредителей весьма интенсивно используются энтомопатогенные формы нематод, средой обитания которой является почва и находящиеся в ней их почвенные стадии. Заражая насекомых, они способны вызывать стерилизацию и гибель жертвы. Вместе с тем, они совершенно безопасны в отличие от химических веществ и даже некоторых биопрепаратов (например, Bacillus thuringiensis) для растений и животных. При их использовании не требуются какие - либо средства безопасности. Они способны инфицировать десятки различных видов насекомых-

вредителей, не оказывая негативных последствий на полезных насекомых (Georgis et al., 1991; Akhurst, Smith, 2002). Для их массового производства и накопления не требуется специального оборудования. Однако, как и другие агенты биологической борьбы, нематоды требуют определенных условий для своего развития. Они быстро инактивируются под действием ультрафиолетового света, при высыхании почвы, что определяется ее типом, структурой и плодородием и ирригационным режимом. Их эффективность проявляется в сравнительно узком диапазоне температур (как правило, от 20°С и 30°С), по сравнению с химическими веществами (Georgis, Gaugler, 1991; Shapiro-Ilan et al., 2006).

К наиболее перспективным для биологической борьбы с вредителями относятся нематоды из семейств Steinernematidae и Heterorhabditidae (Poinar, 1978, Wouts, 1985). Уже известно около 50 видов насекомых, в которых нематоды способны паразитировать (Doucet, 1994, Dergham, 1995, Scheepmaker et al, 1997, Jaworska, 1999). Однако их летальное действие на некоторые виды, против которых применяют нематодные препараты в виде суспензий инвазионных личинок 2-го возраста, не всегда обеспечивает должную эффективность вследствие их недостаточной плотности в местах локализации вредителей, чувствительности к действию факторов внешней среды (температура, влажность, тип почвы, наличие условий для сохранения и устойчивой циркуляции их популяций). Делаются многочисленные попытки для ее повышения. В частности, для этих целей испытываются их различные комплексы с пестицидами, патогенными грибами, маслами и другими компонентами. Так, для борьбы с походным червем Spodoptera frugiperda (Smith, 1997) (Lepidoptera: Noctuidae) - основным вредителем посевов кукурузы в Бразилии применяли энтомопатогенных нематод в комплексе препаратами, способными вызывать гибель вредителя. Использовали распыление смесей. Энтомопатогенные нематодные препараты уже предложены производству (Akhurst et al., 1990, Akhurst, 1990, Vanninen, 1990, Zimmerman et al., 1990, Kaya,

1993). Однако до массового их внедрения еще далеко, поскольку недостаточно изучены биологические и экологические особенности жизнедеятельности наиболее перспективных видов нематод и не решены проблемы их культивирования, накопления и хранения. Относительно малая подвижность их инвазионных стадий предполагает многократное искусственное заселение энтомопатогенными формами популяций вредных видов. Это естественно создает трудности для практического использования нематодных "препаратов".

2. Биологические особенности развития нематод из рода Steinernema

Для наиболее эффективного использования энтомопатогенных нематод в практической защите растений от вредителей необходимо знать их биологические особенности.

Нематоды, паразитирующие в насекомых, которые для своего существования и регулярного завершения жизненных циклов, используют энергетические ресурсы последних, не обособлены в какую-либо отдельную таксономическую группу в пределах класса Нематод. Вместе с тем, одной из характерных групп паразитических нематод насекомых являются Мермитиды, представители отряда Mermithida, семейства Mermithidae. Они широко распространены и встречаются повсеместно, паразитируя в стадии личинки.

При контакте с вредными видами нематоды активно проникают в их тело через анус, дыхальца, непосредственно через покровы или пассивно с потребляемой пищей. Личинки нематод заселяют кишечник, питаясь находящейся в нем массой, клетками его тканей. Поглащение пищи из гемолимфы хозяина происходит непосредственно через поверхность тела и стенки пищевода. Часто они вносят внутрь различные, в том числе и патогенные, бактерии и другие микроорганизмы. Взаимоотношения нематод с бактериями, в частности различными видами Xenorhabditis (Cranshaw, Zimmerman, 1999), носят симбиотический характер. Последние не проявляют

активности вне нематод в полости членистоногих. Их совместное действие усиливает патогенный эффект и значительно увеличивает смертность пораженных особей. В практических целях уже используются их комплексы, например, с нематодой РНбИопсНш ит/огтш против зимующих стадий колорадского жука. Наблюдения показывают, что в весенний период число инвазионных личинок достигало 85%. Причем при инфицировании их гемолимфы бактериями гибель наступала в течение 10 часов. Погибшие особи мумифицируются, вследствие ингибирования процессов гниения антибиотическими веществами, выделяемыми бактериями. В зависимости от размеров насекомого нематоды съедают мумию за 9-20 дней. Затем личинки впадают в анабиоз, сохраняясь в этом состоянии до нескольких лет, постоянно готовые к инвазии при наступлении благоприятных условий.

Завершив фазу паразитического развития, нематоды покидают жертву, линяют, коопулируют и откладывают яйца (от 1 до 6 тыс.шт.). Следует отметить, что у большинства видов нематод, патогенных для членистоногих, отдельные этапы развития проходят вне тела жертвы, например, яйцекладка и формирование первых личиночных возрастов у отряда МепшЙпёае. С другой стороны, образование яиц у взрослых нематод, например, Steinernema /еШае, проходит внутри тела жертвы. Созревание личинок на первом этапе проходит внутри яиц и представляют собой 2-ую ювенильную стадию. Они способны выживать вне хозяина в естественной среде несколько месяцев в ожидании жертвы. (Рубцов, 1978, Артюховский, 1990). Разнообразие МегткЫёае достаточно высоко. Наиболее значимыми группами отряда ЗДтЬсШёа являются семейства 81етегпетайс1ае и НегегогИаЬсН^ёае,

Собственно семейство 81етегпета1:1с1ае включает 23 вида собственно рода 81етегпеша и состоящий из единственного вида род Нео81етегпета (Спиридонов, 2001). По своим биологическим особенностям близки и почти идентичны им 8 видов энтомопатогенных нематод другого семейства гетерорабдитид - Heterorhabclitidae, представители которого более присущи

тропическим и умеренным районам. Последние связаны с бактериями из рода Xenorhabditis по типу мутуализма, то есть получающие временную взаимную выгоду от совместного сосуществования (Doucet, 1990, Poinar, 1990).

За период с 1985 г. в печати появились различные публикации по энтомопатогенным нематодам, включая некоторые аспекты биологии, биоконтроля, генетики и биотехнологии, эпизоотиологии (Kaya, 1985, 1987,

1990, Gaugier, 1987, Woodring, Kaya, 1988, Georgis, Poinar, 1989, Georgis, Hague,

1991, Poinar, 1991, Wouts, 1991, Popiel, Hominick, 1992). Ряд работ по штейнернемам обубликован в Японии (Ishibashi, 1987, 1990).

В Индии из популяции Scirpophaga excerptalis (Pyralidiae, Lepidoptera), паразитирующей на сахарном тростнике были выделены нематоды из рода Heterorhabditis, описанные как новый вид Н. indicus п. sp. с характерной укороченной инфекционной стадией развития инвазионных личинок. Показано, что Н. indicus проявляет патогенные свойства по отношению к Holotrichia serrata и Leucopholis lepidoptera (Scarabaeidae, Coleóptera) (George et al., 1992). По мнению авторов, вид перспективен для использования в биологической защите, т.к. возможно его массовое размножение при отсутствии полового цикла.

Shahina, Maqbool (1996) сообщили о распространении Heterorhabditid и Steinernematid в Пакистане. В процессе интенсивного их изучения в различных районах страны было выделено 3 изолята штейнернема и 59 изолятов гетерорабдитид, а причем 22 из них были идентифицированы как Н. indicus (Shahina et al., 1998).

Энтомопатогенные нематоды обладают малой миграционной подвижностью. Поэтому для них характерна очаговая локализация. Однако личиночные стадии Heterorhabiditis более подвижны, чем Steinernema.

Распространение нематод происходит в основном с помощью зараженных, но еще не умерших насекомых. При контакте с вредными видами нематоды активно проникают в их тело через анус, дыхальца, непосредственно через

покровы и пассивно с потребляемой пищей. Личинки нематод заселяют кишечник, питаясь находящейся в нем массой, клетками его тканей. Часто они вносят внутрь различные, в том числе и патогенные, бактерии и другие микроорганизмы. Взаимоотношения нематод с бактериями, в частности различными видами Xenorhabditis (Cranshaw, Zimmerman, 1999), носят симбиотический характер. Последние не проявляют активности вне нематод в полости членистоногих. Их совместное действие усиливает патогенный эффект и значительно увеличивает смертность пораженных особей. В зависимости от размеров насекомого нематоды съедают мумию за 9-20 дней. Затем личинки впадают в анабиоз, сохраняясь в этом состоянии до нескольких лет, постоянно готовые к инвазии при наступлении благоприятных условий. Энтомопатогенные нематоды обычно не являются специализированными видами. Так, вид Н. bacteriophora способен заражать 104 вида насекомых, которые погибали через 20 - 60 ч. после инвазии. Наиболее устойчивыми оказались хищники и опылители (Doucet, Giayetto, 1994).

2.1. Влияние различных градиентов внешней среды на активность

нематод

Хорошо известно, что оптимальное развитие любого организма зависит от влияния факторов внешней среды, что, очевидно, и обусловлено их адаптацией к условиям определенных географических регионов.

2.1.1. Активность нематод в зависимости от температуры

Влияние температуры на выживание, активность инвазии, скорость развития и патогенность нематод - представителей Steinernematid и Heterorhabditid изучалась многими авторами (Schmeige, 1963, Kaya, 1977 Saringer et al., 1998, Nek Dara et al., 2007). Так, Schmeige (1963) показано, что

вид S. feltiae способен сохранять жизнеспособность в пределах от -10°С до 35°С, причем, инвазионная активность проявлялась от +9° до 33°С. Тем не менее, важно отметить, что в большинстве случаев состояние популяций зависит от влияния комплекса физических факторов внешней среды, включая, кроме температуры, и влажность почвы. Именно они определяют жизнеспособность популяций энтомопатогенных нематод. В частности, при повышении температуры почвы до 30°С и выше (до 40°С), но оптимальной влажности в поверхностном слое S. carpocapsae может сохранять свою инвазионную способность около 2 недель (Gray, Johnson, 1983). Однако во влажной среде длительность выживания этого вида Neoaplectana carpocapsae при 3°С увеличивалась и превышала 1 год (Howell, 1979, Wiliams, Walters, 1994). Таким образом, подчеркивается, что факторы - температура и влажность окружающей среды действуют комплексно. Инфекционность нематод была продемонстрирована Molyneux (1984, 1985) на личинках мясной мухи {Lucilla cuprina). С другой стороны, нематода S. glaseri, которая адаптирована к тропическим условиям, неспособна выживать при температурах ниже 10°С. Вместе с тем, в песчаных почвах до 90% особей этого вида нематод при 15°С сохраняют активность в отсутствии насекомого - хозяина более 32 недель (Molyneux, 1985), тогда как у S. carpocapsae даже при температуре 10°С выживает около 60%. Численность выживших личинок среди представителей Heterorhabditis sp. в культуре при температурах от 6,0 до 0,4°С существенно не меняется даже после 63 дней (Klinger, 1990). Причем, их инвазионная активность против Otiorhynchus sulcatus сохранялась при температуре 6°С в течение до 66 дней.

Как показано Fan и Hominick (1991), в песчаных и суглинистых почвах при недостатке в почве кислорода S. carpocapsae сохраняется лучше, чем S. glaseri.

В летние месяцы нематоды преимущественно локализуются в верхних слоях (10 см) почвы (Mracek, Webster, 1993). При этом заметна их приуроченность к участкам, где произошли изменения под влиянием деятельности человека

(пашни, плантации с/х культур и др.). В местах, не подвергавшихся антропогенному воздействию (леса, естественные луга) нематод обычно не обнаруживали.

Реализация патогенных свойств у S. carpocapsae была значительно выше при более низких температурах (2-25°С), чем высоких (35°С), тогда как S. glaseri, наоборот, проявляла большую активность при относительно высоких температурах (15 -35°С), чем низких (5°С) (Kung et al., 1991).

Уже определены тепловые температурные параметры для развития, инфицирования и воспроизводства 12 видов энтомопатогенных нематод, собранных в различных климатических зонах. В частности, показано, что S. riobravis способна инфицировать тест-объект - личинки Gallería mellonella - в наиболее широком интервале температур (10 -39°С), тогда как инвазия вида S. feltiae проходила в пределах 8 -30°С. Температурная ниша для развития S. glaseri находилась меж