Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологическое обоснование использования частичной стерилизации и линий с наследуемой полустерильностью в качестве генетического метода борьбы с весенней капустной мухой Delia brassicae Bouche

ВАК РФ 03.00.09, Энтомология

Автореферат диссертации по теме "Биологическое обоснование использования частичной стерилизации и линий с наследуемой полустерильностью в качестве генетического метода борьбы с весенней капустной мухой Delia brassicae Bouche"

[РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

РГб ОД

1 7 OKI ¡'338

на правах рукописи

БЕЛЯКОВА Наталия Александровна

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЧАСТИЧНОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ И ЛИНИЙ С НАСЛЕДУЕМОЙ ПОЛУСТЕРИЛЬНОСТЬЮ В КАЧЕСТВЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА БОРЬБЫ С ВЕСЕННЕЙ КАПУСТНОЙ МУХОЙ Delia brassicae Eiouche

03.00.09 - Энтомология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена в лаборатории биологического метода Всероссийского научно-исследовательского ¡маститу-,г та защиты растений. • '

Научный руководитель: кандидат биологических наук А.И Анисимов

! : Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор В.Н.Бурое; кандидат биологических наук Л-А.Мамон.

Ведущее учереждение: Биологический научно-исследовательский институт.

Защита диссертации состоится часов на заседании диссертационного ( Д 020.01.01 ) совета при Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений по адресу: 189620, Санкт-Петербург, Пушкин, ш. Подбельского, д.З.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений.

Автореферат разослан *2к" 1996 г.

Ученый секретарь ; диссертационного совета кандидат биологически* наук

Г А.Наседйина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из жЬФективных и безопасных для полезной энтомофауны способов регуляции численности вредных насекомых является использование хромосомных транслокаций. Действую интродуцирован-ных транслокаций во втором и последующих поколениях после выпуска мутантных осоЕей позволяет сдерживать численность вредителя в ряду поколений, а также предотвращать его накопление в природных стациях.

Создание технологии массового разведения весенней капустной мухи ( Delia brassicae Bouche; Díptera, Antho-myiidae)B ВИЗРе открыло возможность реализации транслокационного метода на этом вредителе крестоцветных. На первом этапе была отработана методика выделения линий с транслокациями хромосом,отобрана линия и рассмотрена возможность применения одной, сцепленной с мужским полом транслокации для подавления численности весенней капустной мухи (Самойлов, 1985 ).

Уровень наследуемой стерильности в линии с одной транслокацией составляет около 50%. Сокращение репродуктивного потенциала в 2 раза не позволяет сдерживать рост численности D.brassicae при коэффициенте размножения природной популяции более 2. В полевых условиях коэффициент размножения популяций D.brassicae колеблется от 1 до 30 < Гусева, 1987 ). Для эффективного сдерживания роста численности весенней капустной мухи необходимо получить линии, которые обеспечат гибель более 50% потомства.

Одним из способов повышения эффективности линий D.brassicae с наследуемой полустерильностью может быть применение сцепленных с мужским полом транслокаций в комбинации с методом лучевой стерилизации. Реализация такого комбинированного метода требует детального исследования эффектов, индуцируемых радиацией у самцов и самок D.brassicae.

Другую возможность повысить уровень наследуемой стерильности дает конструирование линий, несущих две и более транслокаций. Для реализации этого варианта транслокационного метода необходимо получить гомозиготные по аутосомным транслокэцмям линии D.brassicae, что сделает возможным массовую наработку биоматериала.

Цели и задами исследования. ; Целью; данной работы является изучение возможностей' создания эффективной метода генетической борьбы с весенней; капустной мухоь на основе линий с транслокациями хромосом, обеспечи вающих необходимое для сдерживания роста численное ти ниже порогового уровня снижение репродуктивного пс тенциала природных популяций Данного вида, или путей индукции частичной стерильности при облучении.

В задачи работы входит:

1. На основе выделенной ранее аутосомной транслок; ции (Т51) создать линию весенней капустной мухи, нес] щую транслокацию Т51 в гомозиготном состоянии.

2. После облучения самцов и самок весенней капустное мухи в широком диапазоне доз рентгеновских лучей оцс нить изменения важных для генетической борьбы показ; телей репродуктивного потенциала ( частота полностьк стерильных пар, уровень индукции и наследования сте рильности, выживаемость потомства на постэмбриональ ных стадиях развития, сдвиг в соотношении полов, конку рентоспособность самцов ) у облученных насекомых и и> потомков РЛ.

3. Выделить линии с транслокациями хромосом и оценит их по уровню наследуемой стерильности, по половой ак тмвности гетерозиготных особей, по выживаемости по томства на постэмбриональных стадиях развития.

4. Отобрать транслокации, пригодные для совмещения е одном генотипе , и оценить потенциальную эффективность их использования.

Научная новизна работы. Впервые на весенней капуст ной мухе проведена количественная оценка по комплек су показателей репродуктивного потенциала у облучен ных на стадиях имаго и поздней куколки самцов и самок с применением методики индивидуальных скрещиваний ! родительском поколении и Р1 после облучения. Оценен; изменчивость уровня стерильности у отдельных облучен ных особей и их потомков РЛ. Выявлено наследование повреждений, приводящих к нарушению половой актив ности у части самцов, которое обуславливает их полнук стерильность.

Получены данные по частоте выхода транслокаций у весенней капустной мухи при облучении самцов и само* рентгеновскими лучами в дозах 0.25, 0.5 и 1.5 кр. Отрабс тана методика выведения зутосомных транслокаций в гс

мозиготное состояние без использования фенотипичес-ких маркеров. Показана возможность совмещения двух независимо полученных транслокаций в одном генотипе, которое обеспечивает высокий уровень стерильности гетерозигот у D.brassicae.

Практическая ценность исследования . В рамках исследованного диапазона доз рентгеновских лучей доза 0.25 кр оптимальна для выделения транслокаций, поскольку она индуцирует мутации, детерминирующие полустерильность,с достаточно высокой частотой (8.9% у самцов F1 и 4.2% у самок F1) и при этом эффекты, затрудняющие процесс выделения хромосомных перестроек, минимальны.

Полученная коллекция транслокаций может послужить основой для конструирования новых комбинированных линий весенней капустной мухи с высоким уровнем наследуемой стерильности. Транслокации ТЗ и Т5 перспективны для совмещения в одном генотипе, т.к.у двойных гетерозигот обеспечивают гибель 69% потомков на эмбриональной стадии развития, а конкурентоспособность самцов гетерозиготных по этим двум транслокациям не снижается по сравнению с нормой. Разработанный для D.brassicae метод выведена в гомозиготное состояние Зутосомной транслокации без использования фенотипи-ческих маркеров может быть применен на других видах из отрада Díptera, частная генетика которых слабо разработана.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на Всероссийском съезде по защите растений ( С-Петербург, 1995 ). По материалам диссертации написано 2 статьи, к настоящему времени находящиеся в печати.

Структура и объем диссертации. Рукопись диссертации содержит 199 страниц машинописного текста, иллюстрирована 10 рисунками и 29 таблицами. Список цитируемой литературы включает 284 работы, в том числе 212 на.иностранных языках.. Диссертация состоит._^дз_введе^.. ния, обзора литературы, материалов и методов исследований, 4-х глав экспериментальной части, заключения, выводов, рекомендаций, списка литературы и приложений, включающих 6 таблиц.

- " ."••: ч>-

ССКДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 .Обзор литературы. В обзоре вариантов генетического метода борьбы с вредными насекомыми основное внимание уделено методам полной и частичной стерили зации, а также использованию перестроек хромосом (транслокаций, инверсий, компаундных хромосом ) в ка честве долгосрочных механизмов подавления численности природных популяций вредителей. Отмечен ряд проблем, возникших в ходе создания систем автоматического разделения полов для некоторых представителей отрядов Díptera vi Lepídoptera.

В главе дано подробное описание тех вариантов генетического метода, разработка которых велась применительно к весенней капустной мухе ( метод полной стерилизации, использование транслокаций хромосом и без-диапаузных линий >. Отмечена необходимость дальнейшего усовершенствования линий с наследуемой полусте рильностью на основе указанных в обзоре теоретически) моделей реализации транслокационного метода, а таюю путем частичной стерилизации насекомых, наследующие транслокации. Литературные данные позволяют сделан вывод о том,что генетический метод борьбы с O.brassica в принципе возможен, но требует усовершенствования.

2. Материалы и методы. Материалом для работы слу жили особи лабораторной популяции весенней капустной мухи Delia brassicae Bouche ( Díptera: Anthomyndae) Лабораторная популяция заложена от выборки насекомых, собранных в районе г.Пушкина в 1979 г.

Хромосомные перестройки индуцировали рентгенов с кими лучами на аппаратуре РУМ-17 при следующих ycni виях: U=200 кВт, 1=13 мА, фильтр 0.5 Ou и 1.0 Al, расстоя ние до анода 30 см, мощность дозы 126.9 р/мин. Испот зовали дозы 0.25, 0.5, 1.5 и 3.0 кр. Насекомых облучала на имагинальной стадии в возрасте 1-2 дней после вь лупления и на стадии куколки за 1-3 дня до вылета имаг

-----------Облученных насекомых и потомков-F1 скрещивали ин

дивидуально с интактными особями лабораторной noirr ляцми. В яйцекладках на 5-ые с)гпси инкубации подсчиты вали количество вылупившихся и неразвившихся яиц. Последив были разделены на два типа: 1) белые яйца без признаков развития ( ранние петали - РЛ ); 2) яйца,

" /' -7- ' J ;;

погибшие?«^позднихэмбриональных стадиях: райвития, отличающиеся от РЛ коричневой окраской ( поздние эмбриональные летали ПЭЛ ).Ч астоты РЛ и ПЭЛ :Ъпрв-1 делялй по формулам: -

у. . . Лм . г

число РЛ ... . - число ПЭЛ Г: РЛ,(%)-—---------х 100%, ПЭЛ,(%)=-------X 100%,

гдвг N - количество яиц в выборке.

Повышенный уровень ПЭЛ в яйцекладках от индивидуальных скрещиваний особей F1 с интактными. насекомыми является первичным критерием, по которому вели отбор потомков F1, несущих хромосомные перестройки.;: Для их выделения инкубировали яйцекладки ( F2 ) с частотами ПЭЛ не менее 30%. Потомков F2 скрещивали индивидуально с особями лабораторной популяции. Наследование повышенного уровня ПЭЛ особями обоих полов ( в данной схеме ) свидетельствует о выделении аутосом-ной транслокации. Если этот признак проявляется только в потомстве самцов, транслокация считалась сцепленной с мужским полом.

Для выведения аутосомных транслокаций в гомозиготное состояние использовали следующую схему скрещиваний. На первом этапе отбирали самцов гетерозиготных fio транслокации ( d*AT ) по наличию ПЭЛ в яйцекладках после индивидуального скрещивания самца из линии с самкой лабораторной популяции АА).Отобранных гетерозиготных самцов скрещивали повторно с самками из линии с данной транслокацией, при этом возможны два типа скрещиваний:

1) О АА х tf AT 2-а) о AT х с?AT 2-6) о AT х <f AT 50% ПЭЛ 62.5% ПЭЛ 68.75% ПЭЛ

F1: 1АА : 1АТ 1АА : 4АТ : 1ТТ или 1АА : 4АТ

гомозигота (ТТ) гомозигота (ТТ) - - жизнеспособна нежизнеспособна

Для дальнейшего анализа отбирают яйцекладки с ПЭЛ не менее 60% ( варианты 2-а и 2-6 ). Для предварительной оценки ■ жизнеспособности гомозиготы по транслокации (ТТ) проводили тестирование самцов Р1 из таких семей, путем скрещивания с самками из лабораторной по- {

луляции. Возможны следующие варианты скрещиваний:

F1: о АА X б*АА оАА я <?ТТ оААх<?АТ

*0%ПЭЛ 0%ПЭЛ Б0%ПЭЛ

F2: АА AT 1АА : 1АТ

отбирают1 для дальнейшего анализа t __ Отбирали самцов F1 ( АА и ТТ ) по отсутствию ПЭЛ в яйцекладках и повторно скрещивали с самками F1. Инкубировали яйцекладки без ПЭЛ от твсторных скрещиваний. Наличие 100% гетерозиготных самцов F2 в таких семьях свидетельствует о зтзнвспособности гомозиготных самцов по данной транслокации. Скрещивание гомозиготных самцов F1 ( о*ТТ ) с герсзиготными и гомозиготными самками F1 ( о AT и g ТТ') из семей с высоким ( более 60% ) уровнем ПЗЛ дает возможность получить гомозиготных самцов и самок.

Статистическую достоверность выявленных закономерностей определяли с помощью критериев Фишера, Стью-дента и хи-квадрат ( Лакин, 1973 ).

3. Выведение аутосомной транслокации в гомозиготное состояние. На примере линии Т51 была апробирована методика выделения гомозиготной транслокации без использования фенотипических маркеров. В ходе анализа потомства F1 от скрещиваний гетерозиготных самцов Т51 с самками данной линии было выявлено, что транслокация оказывает негативное влияние на половую активность у гетерозиготных и, по-видимому, у гомозиготных носителей. Доля скрещиваний самцов F1 с самками лабораторной популяции, от которых не получено яйцекладок, составляет 46.2 + 5.6%, что достоверно выше количества пар без яйцекладок в линии Т51 (18.1 + 3.8%). Это делает линию 1Ъ1 малопригодном для выведения а гомозиготу по предложенной схеме. Скорее всего, транслокация Т51 в гомозиготе нежизнеспособна.Среди отобранных по частоте ПЭЛ семей F2, несущих транслокацию не найдено.

Проведенные эксперименты дали возможность апробировать и ввести усовершенствования-е-методику—выделения гомозиготных транслокаций применительно к весенней капустной мухе:

1) Большинство самцов, гетерозиготных по транслокации вступает в повторное скрещивание, что позволяет проводить предварительную оценку м:< генотипа на наличие перестройки в родительском поколении.

2) Частоты ПЗЛ позволяют выделять с высокой степенью достоверности основную масть повторных скрещиваний типа <¡> АТ х d*АТ._________________ __________________________________

3) В рамках апробированной схемы возможным первичным критерием при решении вопроса о жизнеспособности гомозигот может служить расщепление среди потомков двух гетерозигот от 1:2 (в случае нормальной жизне^ способности) до 1:4 ( если ТТ петальна ) по отсутствию или наличию ПЭЛ в яйцеюпадкзх от скрещивания самцов F1 с нормальными самками.В дальнейших экспериментах по выделению гомозигот первичную оценку мутаций можно ограничить анализом F1. Такое упрощение геста на жизнеспособность гомозигот позволит анализировать большое число линий с трзнслокация-ми,что является необходимым условием успеха данной работы, т.к.частота выхода гомозиготных линий а большинстве описанных в литературе случаев не превышает единиц процентов.

4. Индукция и наследование стерильности при обличении самцов и самок весенней капустной мухи. В ходе анализа индивидуальных скрещиваний в родительском поколении и в F1 было выявлено, что тестируемые облученные особи и их потомки F1 распадаются "на два класса: полностью стерильные ( пары без яйцо-кладок или все яйца погибли без признаков развития ) и частично фертильные ( п;, о : которых получены частично фертильные яйцекл^д^и > Стерильность этих двух типов обусловлена разными по механизму повреждениями, индуцированными радиацией.

4.1 Полностью стерильные пэры В этом разделе рассматриваются особенности индукции полной стерильности у облученных насекомых и наследование нарушений, приводящих к полной стерильности потомков F1, полученных от частично фертильмых пар родительского поколения. Такое объединение позволяет провести сравнительный анализ этих явлений у представителей отряда Díptera, на примере весенней капустной мухи, и отряда Lepidoptera, на примере яблонной плодожорки, у которой особенности индукции и наследования полной стерильности рассматриваются по аналогичной схеме ( Anisimov et al., 1989 ).

В родительском поколений класс полностью: стериль-ьЦх пар выделен во всех вариантах опьра. При облуче-ниЦ насекомых на стадии куколки его величина не превышает контрольных показателей ( р<0105 ).При об луче нии имаго частоты полностью стерильных пар выше контрольного уровня примерно в 10 раз. В большей сте пени это превышение возникает за счёт пар, от которы: совсем не получено яйцекладок. Частота встречаемое™ пар, давших стерильные яйцекладки ( 100% РЛ ), не велика, особенно при использовании доз 0.5 и 1.5 кр.

|; При облучении имаго рентгеновскими лучами в относительно низких дозах ( 0.5 и 1.5 кр) полная стерильность части самцов связана в основном с нарушением их половой активности, о чем свидетельствует задержка копуляции, зафиксированная нами у подавляющего большинства стерильных самцов ( 100% РЛ ) а данных вариантах опыта. Предположительную дату копуляции мы определяли по первой яйцекладке, которую самки весенней капустной мухи в норме дают на следующий день после копуляции (ЗюаПез, 1971).

При использовании дозы 3.0 кр около половины стерильных самцов { 100% РЛ ) копулировали в течение первых 9-ти дней после постановки скрещивания, что соответствует периоду максимальной половой активности самцов О.Ьгаззюае (5»айез,1971). В этом случае полная стерильность у самцов обусловлена в основном повреждениями в половых клетках,которые приводят к возникновению доминантных летальных мутаций.

¡Снижение половой активности самцов при облучении отрицательно сказывается на эффективности генетического метода борьбы. Аналогичные эiффeкты у самок являются позитивным моментом. По этому критерию наиболее перспективным представляется облучение на стадии зрелой куколки, что удобно и с точки зрения технологии транспортировки и выпуска насекомых.

! Анализ потомства Р1, полученного от частично фер-тильных пар родительского поколения, позволил выявить класс полностью стерильных пар.Отсутствие яйцекладок в скрещиваниях самцов Р1,скорее всего, связано с нарушениями их половой активности. Интересным представляется сам факт наследования таких повреждений, которые у облученных на стадйи куколки самцов проявлялись в минимальной степени.

В результате частота встречаемости полностью Стерильных пар в потомстве РЛ превышает в 2-5 раз уровень,зафиксированный в родительском поколении. Эта единственный случай, где просматривается аналогия с эффектами "наследования стерильности" у бабочек, когда стерильность многократно превышает стерильность облученных родителей.

Очевидно, что возрастание частоты полностью стериль ных самцов £~\ у О.Ьгаззюае после облучения может служить критерием негативных эффектов при реализации метода частичной стерилизации на данном объекте.т.к. уже при малых дозах радиации в гаметах особей родительского поколения возникают со значительной частотой мутации, которые вызывают нарушения половой активности самцов Р1. Вместе с тем, появление значительного числа полностью стерильных самок П является положительным моментом особенно в тех вариантах опыта, где их частота выше, чем частота неконкурентоспособных самцов Р1 ( например, в потомстве облученных на стадии куколки самцов >.

4.2 Стерильность частично фертильных пар. Основой эффектов подавления репродуктивного потенциала природных популяции вредителей при выпуске стерилизованных насекомых являются доминантные летальные мутации ( ДЛМ ), индуцированные в гаметах конкурентоспособных самцов ( Кпфйюд, К1азэеп, 1976 ).Частота облученных самцив, демонстрирующих нарушения половой активности, достаточно велика и среди частично фертильных особей. Практический интерес представляет тот факт, что при облучении самцов на стадии куколки ( доза 0.5 кр ) задержка копуляции была отмечена у 10.5% особей, что в 2.8 раза меньше, чем при той же дозе облучения на стадии имаго.

Частота ДЛМ в яйцекладках облученных особей с нормальной половой активностью последовательно и высоко достоверно увеличивается при повышении дозы (тсзбл.1) Оценивая результаты индукции частот ДЛМ при облучении, можно отметить, что половые клетки самцов О.Ьгазэ^сае более чувствительны к воздействию радиации, чем гаметы самок, на всех исследованных стадиях.

У особей с нормальной половой активностью наб людается значительное понижение частот ДЛМ по сравнению с родительским поколением. Уровень стериль-

■ Таблица 1. Зависимость частоты ДЛМ от дозы рентгеновских лучей при облучении самцов и самок весенней капустной мухи. I

Обручение Число яиц ДЛМ í

Доза Пол Всего РЛ : ПЭЛ число % + m % + т % + rn

0.25 самцы ■Кук. самки 4719 1257 608 34.1+0.69В 28.6+0.666 7.7+0.46Е 282 22.6+1.186 20.1+1.136 2.9+0.53

0.5 самцы Кук. самки 5302 1422 2715 51.2+0.69в 43.7+0.68в 13.4+0.621 418 29.4+1.216 23.1+1.126 8.2+0.83I

Контр (Кук.) 4614 808 17.5+0.56 15.7+0.54 2.1+0.33

0.5 самцы Им самки 2086 1274 959 45.9+1.09В 38.9+1.07в 11.5+0.89Е 541 42.5+1.38В 32.7+1.31В 14.5+1.20«

1.5 самцы Им. самки 3510 1856 3001 85.5+0.59В 79.4+0.68В 29.7+1.69е 1493 80.4+0 92в 58.5+1.14В 52.9+1 .79е

}.0 самцы самки 796 362 775 97.4+D.56B 94.6+0.80в 51.2+1.67в 341 94.1+1,23в 79.0+2.10В 80.9+2.06в

Контр.(Им.) 6920 722 10.4+0.37 8.7+0.34 1.7+0.16

Примечания: здесь и далее вероятность отсутствия различий между опытом и контролем а - <0.05; б - <0.01; в - <0.001 ( критерий Стьюдента ).

ности в незначительно превышает контрольный в не которых вариантах опыта прм высоких дозах облучения.

<4.3.Выживаемость постэмбриональных стадий в потомстве облученных насекоу-ь'х. 8 потомстве РЛ облуче! ных насекомых наблюдается снижение выживаемости постэмбриональных стадий по сравнению с контролем особенно при больших дозах ( 1.5-3.0 кр ). Особи Р1 гиб нуг преимущественно на стадии личинки. В потомстве облученных замок частота постс-мбриональной гибели

вышв| чем а потомстве облученных самцов. При облучения на ймагинальной^ стадии различия на достоверны.

Соотношение полов а потомстве облученных-особей О.Ьгаеэкае не отличаете^ от традиционного 1:1. Отсутствие сдвига в соотношении полов у весенней капустной мухи представляется вполне естественным.Индукция рецессивных сцепленных с мужским полом летальных мутаций ( РСПЛМ ) при облучении у двукрылых возможна, но проявляться они могут только а потомстве гомогаметного пола ( самок ) в виде гибели части самцов Р1. Влияние РСПЛМ на соотношение полов зависит от относительных размеров Х-хромосом.У весенней капустной мухи гетеро-морфная пара половых хромосом самая маленькая в кариотипе, а пол определяется М-фактором, локализованным в аутосоме ( АпЫпюу, Затойоу 1986 ).

5. Выделение транслокаций. Выделение транслокацуй проводили при скрещивании особей Р1 из потомства облученных рентгеновскими лучами самцов и самок О.Ьгас-з'юае с интактными насекомыми.

При облучении самок выход особей с повышенной частотой ПЭЛ существенно ниже, чем при облучении самцов ( табл.2 ). При облучении самцов частота выхода особой М, демонстрирующих повышенную частоту ПЭЛ, ра> тат с увеличением дозы облучения.

* Всего наследование повышенного уровня ПЭЛ в Р2 удалось подтвердить в 37 линиях из 144-х первично выделенных в М ( 25.7% ). Гибридологический анализ особой Р2 позволил выявить 13 линий, в которых полу стерильность наследуется по аутосомному типу. Наследование повышеного уровня ПЭЛ, сцепленное с мужским голом, обнаружено в 14 линиях ( 43.7% ). Эти результаты хорошо соответствуют литературным данным и подтверждают выводы о локализации фактора детерминации мужского пола в самой большой хромосоме (Ы 6) генотипа О.ЬгаБзюае ( АЫвтеу, ЗатоЛоу, 1986 ).

6.Репродуктивные особенности гетерозигот и совме-

щоние мутаций ( ТЗ и Т5 ) в одном__генотипе. С целью

' выявить транслока^иТ'^ригбдныё "для' созданИУГ ^НШГС коэффективных линий О.Ьгавеюае с наследуемой частичной стерильностью, были проведены эксперименты по совмещению независимо полученных транслокаций в одном генотипе. Проводили индивидуальные скрещивания самцов, гетерозиготных по транслокации Т5,

: Таблица^; ^Частота: вь^^ен^й. ^ с- повышеннь

уровнем ПЭЛ в потомстве обличенных насекомы

Облучение Р1 : - Особи М с - повышенным : уровнем ПЭЛ ¡ число % + т " ^ Наследование - лов; ур. ПЭЛ ь : в Я2 "число % + т

ДозаПол Пол Число ; особ.-

0.25 самцы Кук. самцы 436 самки 143 39 8.9+1.4 в, 6 4,2+1.6 в 9 2.1+0.68 0 0+0.65

0.5 самцы Кук. самцы 356. самки 123 38 10.6 + 1.6 в 7 5,7 + 2.1 в 16 4.5 + 1.09 0 0 + 0.80

0.5 са£мцы Им. самки самцы 137 самки 110 13 9.5 + 2.5в 12 10.9 + 2.9 в 5 3.7 + 1.61 0 0 + 0.91

самцы 37 самки 43 1; 2.7 + 2.6 1 2.3+2.2 0 0 + 2.62 0 0 + 2.29

1.5 самцы Им. самки самцы 44 самки 45 10 22.7 + 6.3 в 11 24.4 + 6.4 в 3 6.8 + 3.79 2 4.4 + 3.06

'самцы 31 самки 23 4 12.9 + 6.0 в 2 8.7+ 5.8 в; 1 3.2 + 3.19 0 0 + 4.23

Контроль 460 0 0+0.2 "Г"-"

сцепленной с мужским полом, с самками линии ТЗ, в которой транслокация наследуется по аутосомному типу. Средний уровень ПЭЛ, зарегистрированный у самцов ( потомков от скрещивания двух гетерозигот по Т5 и ТЗ), составляет 58.9+1.5%. В потомстве от скрещивания двух гетерозигот только половина самцов наследует обе транслокации. Самцы РЛ с уровнем ПЭЛ, достоверно превышающим средний для линии Т5, были

—-выделены ■ в ■ классг- двойнБД- татврозигоТГ^Р^Дн^я час"

то та ПЭЛ в котором составила 69.2+1.8%. К данной группе было отнесено около 41% самцов (29 из 70 ). Они были проверены на половую конкурентоспособность в сравнении с самцами дикого типа.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что

совмещение транслокаций Т5 и ТЗ в одном генотипе не оказывает отрицательного влияния —на ! конкурентов по- 1 собность двойных гетерозигот, и при этом обеспечивает гибель около 69% потомства на эмбриональной стадии при скрещивании с нормальными самками.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты позволяют провести сравнительную оценку эффективности использования разных доз радиации при облучении имаго и куколок весенней капустной мухи по биологической эффективности выпусков в природную популяцию облученных насекомых с учетом комплекса наиболее важных (негативных и позитивных) последствий для генетического метода борьбы с вредителем. Для этого была использована математическая модель, разработанная в нашей лаборатории ( Ап1з1'тоу, 1993; АлЬкшзу, вЬуейоу, 1996 ). Результаты моделирования однократного выпуска самцов весенней капустной мухи, облученных дозами 0.25-3.0 кр, а также несущих две выделенные и испытанные нами транслокации, в разных соотношениях к природным представлены в табл.3. Оценивалось снижение численности личинок первого возраста по отношению к контролю ( биологическая эффективность ). Использование относительно низких доз радиации 0.25-0.5 кр) особенно в первом поколении мало эффективно. Наибольшую эффективность В первом поколении дает использование полностью стерилизующей дозы 3.0 кр . Использование частичной стерилизации у мух мало перспективно, хотя комплекс эффектов, индуцируемых радиацией, в целом дает дополнительное приращение биологической эффективности выпусков во втором поколении. Вместе с тем, во втором поколении высокую эффективность демонстрирует вариант с выпуском самцов с двумя транслокациями. При соотношении 1:1-9:1 этот вариант оказывается даже более эффективным,

чем полная стерилизация. Если учестьр-что • интродуци-'---------

рованные в популяцию транслокации должны давать весьма высокий дополнительный эффект з третьем ( 98% при соотношении 9 :1 по сравнению с 79.2% при полной стерилизации ) и последующих | после выпуск

локолениях, то этот вариант генетической борьбы пред« тавляется более перспективным для практической реал! зации.

Таблица 3. Снижение численности ( в % по отношению контролю) популяции весенней капустной мухи при одн кратном выпуске облученных или мутантных (2 трансл кации ) самцов в разных соотношениях к природным ( результаты математического моделирования ).

Доза Покол.после Отношение природных

обл. выпуска к выпускаемым самцам

<*р) 1:1 1:5 1:9 1:20 1:30

0.25 Р1 9.44 16.40 17.86 19.0 3 19.37

Р2 28.26 48.21 52.28 55.48 56.42

0.5 Р1 13.27 28.34 32.44 36.03 37.14

Р2 27.17 57.87 66.13 73.30 75.52

1.5 Р1 22.20 54.01 64.26 73.89 77.03

Р2 25.20 61.32 72.94 83.87 87.45

3.0 Р1 29.19 66.59 77.66 87.66 90.86

Р2 29.78 67.95 79.24 89.45 92.71

2 транс- Р1 34.50 57.50 62.10 65.71 66.77

локации Р2 45.60 75.03 80.68 85.00 86.23

ВЫВОДЫ.

1. У облученных самцов и самок весенней капустной мухи отмечено снижение половой активности, критерием чего может служить частота полностью стерильных пар ( без яйцекладок ), а также зздерхоса яйцекладок.

___________£!ри^йяун§ни.и_н.а стадии. ».куколки.. чарушзд*ия~.ооя(шо&.

активности у самцов проявляются в меньшей степени, чем при облучении имаго.

2. В половых клетках как самцов, так и самок весенней капустной мухи облучение вызывает наследственные повреждения, приводящие к нарушениям половой активности их потомков. Общее влияние этих поврежде-

ний на эффективность генетического метода борьбы определяется соотношением их проявления у самцов и самок первого поколения

3. В яйцекладках частично фертильных особей с нормальной половой активностью после облучения выявлено зависимое от дозы возрастание частоты доминантных летальных мутаций, а также снижение выживаемости постэмбриональных стадий (а основном личинок ).

4. Уровень наследования повреждений, реализующихся в виде доминантных летальных мутаций, у самок РЛ с нормальной половой активностью отмечается только в потомстве самцов, облученных высокими дозами. У самцов РЛ он выше, но не более 20% даже при субстерилизующих дозах. Сдвиг в соотношении полов в Р1 не наблюдается.

5. При облучении самок весенней капустной мухи выход особей Р1 с повышенным ( >30% ) уровнем поздних эмбриональных леталей минимален, а при облучении самцов достоверно растет с увеличением дозы облучения.

6. Выделено 36 линий весенней капустной мухи с хромосомными мутациями, детерминирующими наследуемую полустерильность. Все линии весенней капустной мухи, заложенные от самок Р1, имеют аутосомный тип наследования полустерильности. В линиях, заложенных от самцов 44% мутаций наследуются по голаыдрическому типу, а остальные -по аутосомному.

7. Совмещение сцепленной с мужским полом (Т5) и аутосомной ( ТЗ ) транслокаций в одном генотипе обеспечивает гибель 69% потомков на эмбриональной стадии развития и не оказывает отрицательного влияния на конкурентоспособность двойных гетерозигот

8. На примере аутосомной транслокации Т51 показана возможность получать информацию о ^^неспособности транслокаций в гомозиготе уже во втором поколении. Основным критерием при решении вопроса о жизнеспособности гомозиготных насекомых и пригодности транслокации для использования в рамках генетического метода борьбы с весенней капустной мухой могут служить расщепление самцов ( по-

томков от скрещивания двух готерозигот) по наличию или отсутствию повышенного уровня поздних эмбриональных леталей в их скрещиваниях с самками дикого типа и общее изменение их половой активности.

9. Комплекс наследуемых в РЛ повреждений, инду-рованных при облучении у весенней капустной мухи, в целом увеличивает эффективность генетического метода борьбы, однако, их позитивная значимость мала. Более высокую биологическую эффективность можно получить при выпусках самцов гетерозиготных по двум транслокациям, не затрагивающим половую активность носителей.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для выделения транслокаций, жизнеспособных в гомозиготном состоянии следует использовать дозы 0.25-0.5 кр, при которых минимальны непроизводитель ше потери < за счет полностью стерильных пар ) среди облученных насекомых , а также отмечен высокий выход особей Я1, наследующих полустерильность.

2. При выделении линий с транс локациями в РЛ следует использовать преимущественно самцов Р1, проводя их скрещивания с 3-5 самками лабораторной поп/л5 ции.

3. Для повышения эффективности линий с на сле ду« мой полустерильностью необходимо совмещение двух транслокаций в одном генотипе, обеспечивающих высокий уровень стерильности и не отражающихся на конкурентоспособности носителей.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Белякова НА, Анисимов А.И. Конкурентоспособное гетерозиготных по двум транслокациям самцов весе) ней капустной мухи//Тез. докл. В серосс. съезда по з щите растений. - С-Петербург,- 1995.- с.236.