Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Раздражимость комаров к инсектицидам и ее наследование

ВАК РФ 03.00.09, Энтомология

Автореферат диссертации по теме "Раздражимость комаров к инсектицидам и ее наследование"

ГОСКОМИТЕТ САНЗГЗЩНАДЗОРА ПРИ ПРЕЗИДЕНТЕ РФ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ВДНЦННСКОЙ ПАРАЗИТОЛОГИИ И ТРОПИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ им. Е.И.МАРЦИНОВСКОГО

На правах рукописи

СОРОКИН Николай Николаевич

РАЗДРАЖИМОСТЬ КОМАРОВ К ИНСЕКТИЦИДАМ II ЕЕ НАСЛЕДОВАНИЕ

03.00.09 - энтоиолопя

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических каук

МОСКВА - 1992

Работа вшолненг в й ютит уте медицинской паразитологии и тропической иедицины 1Ш. Е.И.Шрциновского ГКСЭН РФ

Научный руководитель доктор биологических наук М.М.АРТШ>ЕВ

Официальные оппоненты дс тор биологических наук, профессор В.П.ДРЕШВА доктор биологических наук С.В.ЧАЙКА

В е д у ц а я организация Центральный Ордена Ленина институт усовершенствования врачей

Зацита состоится £8 1993 года в 12 час на заседании

специализированного совета Д.074.39.01 при Инспггуте ыедицинской паразитологии и тропической медицины им. Е.И.Уарциновского ГКСЭН РФ по адресу: 119830. Москва. Г-435, ул. Малая Пироговская. 20.

С диссертацией молю ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

ФРОЛОВА А. А.

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕЖ Борьба с переносчиками возбудителей бог.езней человека, в частности ко раки. - одна из важнейшее прикладньы проблои медицинской энтомологии. Со временный этап ее рапвгспи оггаиенован внедрением в практик интегрированной системы борьбы с конарани к другими перэносчикаии, вклпчаицей экологически безопаенш иетоды.

Вне всякого сомнения, этиы методам пр!шадлежит будущее. Ко в блияаХшие годи, если но одно-два десятилетия,, ош! не сыогут не только полностьп заменить, но дахе существенно ограничить область применена инсектицидов." Недостатки и экологическая опасность последних не раз обсуждались: одно из нсгативнш последствий иас-сового применения ядохимикатов - бьет pce развитие у переносчиков специфических механизмов адаптации к существования под прессингом инсектицидов.

Эти механизмы принято условда делить на физиологические и по-Ееденчесгага. К первьм относят разл!гллэ виду рэзистентности, ко вторым - раздраиаюсть и некоторда другие, напр!о;ер. экзофилия и экзофагии, индущ!рованнш инсекпащдаш, поведенческие эффекты генов резистентности, репеллентность (ВОЗ. 1988).

Настоящая {»бота госвяцена изучегакз раздражимости к инсектицидам у коиаров. Раздрахишстьп по традиции назьвавт двигательнуи активность комаров на обработанной поверхности: боле© точно ео «окно определзгть как способность конароз дет вотировать яд при контакте с обработанной поверл ¡гостья и покидать ее до получения летальной дозы.

Проблему раздраи а/ости интенсивно изучали па рубеяоц в 40-60-е гг., но к 70-а гг. новьзе публикации пер"стали появляться. 3 качестве причта пр1юодили методические трудности, вариабиль-

ность получаемых результатов, отсутствие единого подхода к разд-роииости как к явлению и т.д. Между тем и в наш дни раздражимость как практическая проблема сохраняет свои значимость - в качестве пример? иох1.э привести неудачу обработок лоиецений против ряда видов иалчрийньи кона ров инсектицидами,. к который последние били чувствотельны, но раздражимы, в Афганистане, Таджикистане и Азербайджане в 70-80-е гг.

При этой природа раздражимости как явления остается неясной, так как ее физиологические и генетические основы неизвестны. Поэтому лкбьге исследования в этой области сейчас важны и актуальны -не только практически, ко и теоретически.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - дать подход к пониыашш природы раздражимости и определить ее значение и статус в общей совокупности приспособлений комаров к прессингу инсектицидов.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1. Разработать усовершенствованный метод определения раздра-¡пигости, свободный от недостатков методики ВОЗ.

2. Определить раздражимость к важнейшим современным инсектицидам у основных потенциальных переносчиков малярии.

3. Дать рекомендации по оценке раздражимости к новым вводикьы в практику борьбы инсектицидам при полевых испытаниях.

4. Изучить сезоннуя динамку раздражимости у Anopheles.

5. Доказать наследуемость раздражимости.

6. Определить тип наследования раздражимости к инсектицидам на пршере лабораторной культуры An. stephensl Listen и иалатиона.

?. Вшснить характер взаимодействия резистентности и раздра-еиыости к инсектицидам в популяциях комаров.

НА. ЧНАЯ НОЕШНА.

1) Выгснека генетическая основа раздражимости.

2) Реиен вопрос о связи резистентности и раздражимости на ос-

кове генетического анализа.

3) Описана сезонная изменчивость раздражимости и проведен ее анализ у нескольких видов малярийных комаров.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧНХЮСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

1) Разработал усовергаенствовшшый иэтод определения раздражимости, даны рекомендации по его применения как для традиционного мониторинга раздражимости в популяциях, так и для оценки в полевых условиях новых инсектицидов, вводимых а практику борьбы.

2) Получены новьге данные об уровне раздражиности к гагсекткци-дам ряда видов коиаров, ииевгра иедицшское значение.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИ),ШЕ Ул ЗАЦИТУ.

- Усовершенствованный нетод определешга раздрзхиности к инсектицидам у коиаров:

- особенное?!! и 1!еханиз1Ш сезонной изменчивости раздрахшос-ти у 4 видов шляргйоя коиаров;

механизм наследована раздражимости на • призере йп. вЬерЬетв! и- иалатсюна;

- генетическая основа взаимосвязи иежду раздражимостьи и физиологической резкстентпсстьв.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основныэ положения диссертацш! долоаены кз конфере1гЦИЯх колодьн ученых ИШиТМ им. Е. И. ¡.Ьрцмюнского (1390 и 1991 гг.) и на конференциях отдела медицинской энтомологии ЙЛТиТ!,! (1988-1992 гг.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертант опубликовано 10 работ.

СБЪО.! И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Работа изложена га 125 страницах ианиноггисного текста, состоит из введешга, сести глав, заключения, общгс выводов и списка литератур«. Каждая глава заканчивается Е1зода1!и. В работе 36 таблиц и 6 рисунков. Б списке цитируемой литературы 124 источника.

Содержание работы

ГЛАВА 1. ОТКРЫТИЕ РАЗДРАЖЩЮСТИ К ИНСЕКТИЦИДАМ У КОМАРОВ И НАЧАЛО ЕЕ ИЗУЧЕНИЯ

Раздражимость пол действием ДДТ впервые была отмечена у комаров в 40-е гг. (Buxton, 1945; Kennedy, 1947). Сам термин "раздражимость" (irritability) в научнуи литературу вьел Н.Trapido (1952). На перзои этапе ¡¡"»■чеши этого фенонена (1945-1964 гг.) работа проводилась по треи основным направлениям: регистрами случаев раздражимости к ДДТ и другш инсектицидам у разных видов и популяций коыаров; разработка и&тода определения раздрахиыос-ти; изучение факторов, влиягацих на раздражимость.

Результаты этих исследований довольно разнообразны и, несыот-ря ш их давность, не устарели до сих пор - глазньи образом потону, что изучение раздразшдости во всем нире фактшески на них и закончилось. Однако эти результаты, будучи сведены в систему, обнаруживают известнуз неравноценность, а в ряде случаеа поверхностность и даже я в нута ошибочность. Теи не кенее еце в 50-60-е гг. многие исследователи, анализируя все полученньк к тону вреие-ни дашае, глотались осиисл5пъ раздражимость как явление, определить его статус и эпидемиологическое значение. Основнь» стадии эволюции подходов' к раздражимости в литературе 40-60-х гг. таковы.

1. Раздражимость - первый признак отравления инсектицидои (Buxton, 1945); представляется очевидным, что при такой интерпретации фе.'гокека сан „опрос о его эпидешюлопмескои значенга отпадает.

2. Раздражимость - способ избегания обработанной поверхности, своего рода "поведенческая устойчивость", т.е. частный случай ре-зистент юсти (Kennedy, 1947; Trapido, 1952; Broun, 1958). При наличии раздражшости даге физиологически чувтвительныэ комары могут выжить при обработках.

3. Раздражимость и резистентность - два независимых и равноценных механизма защиты от инсектицида, две составлявшие так называемой "обцей устойчивости" (Zulueta, 1959). Последний термин эклектичен, умозрителен и логически небезупречен.

4. Существует "поведенческие аспекты резистентности", подразделяемые на "фенотипическое поведение" (раздражимость, репеллент-нос-гь. • изыенения в активности нападения) и "генотипическое поведение" (вторичньк экзофилия и экзофагпя, изменения в раздражимости, сокрацение дневок в домах, поведенческие эффекты генов резистентности) (ВОЗ, 1988).

Вопрос о генетической природе раздражимости поднимали двалсды (Trapido, 1952; Zulueta. 1964). но гокаких конкретных исследований выполнено не было - более того, была постулирована детермини-рукцая роль среды обитания (Coluzzi, 1963; Busvine, 1964), хотя и без особых оснований. Вопрос о физиологическом механизм:- раздражимости дэке ни разу не ставился, а исходная гипотеза о том, что двигательная активность в контакте с ядом есть первый ciGtrrrou отравления, так и не была ни подтверждена, im опровергнута.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Экспериментальная часть работы была выполнена в 1987-1992 гг. Полевш опыты были поставлены в шале - августе 1987 и августе 1988 г. в екных районах Таджикистана (Пянджеком, Пархарскои и Московском), в итле - сентябре IS89 г. в Дангаршскои районе Таджикистана и окрестностям Дуианбе, в марте - но;;'ре 1989 г. в Ка-ракаллакш и з феврале 1991 г. в 1 foe ¡же. Лабораторные эксперименты проводили в 1988-19% гг. в ННПиТМ им. Е.И.Марциковского.

Объектам! работы послужили следующие вида и популяции кокга-ров: An. stephensi - лабораторные культуры R-M?* и Beech, 8едуци-еся в IDJbiTM; An. pulcherrinus Theobald - дикие популяции а Тад-

жикистане и Каракалпакии; An. superpictus Grass! - в Дангаринском и Пархарскоы районах ТадзикистазЕ и окрестностях Душанбе; An. hyrcanus Pallas - на юге Таджикистана; An. marfcinius Shingarev -дикая популяция в К~ракалпакии и лабораторная культура, созданная в ЮлПиТЫ на г основе; Culex pipieos L. - автогенная популяция в Москве и лабораторная культура ШПиТМ; Aedes aegypti L. и Ае. togoí - лабораторное культуры ИШнТМ. Всего в опытах использовано тжоло 25 ООО коиаров.

При определешш резистентности и раздражимости использовали стандартную бушгу ВОЗ, импрегнировшп{ув следувцими инсектицидами: 0,25X перметрином, 0,025% дельтаметрином (гшретроиды), О, IX бендиокарбом. О, IX пропоксуром (карбаматы), IX фенитротионом, 5У. малатионом (фосфорорганические, <ЮС), 0,4Х диелдринон и 4Х ДДТ (хлорорганические, ХОС). Кроме того, использовали самодельную бумагу, иипрегкированнуз ламбдацигалотрином (пиретроид) и бендиокарбом.

Основной метод исследования, т.е. метод определения раздражимости. авторскиГ, и его стандартизации посвяцена отдельная глава. Резистентность определяли по стандартной методике ВОЗ (1972). При изучении наследования раздражимости применили метода искусственного отбора и генетьического анализа (Лобаыев, 1967). Методы сбора и культивирования комаров традиционные.

ГЛАВА 3. СТАНДАРТИЗАЦИЯ 1СТ0ДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗДРАйМЗСТИ

За время изучения раздраззшости било предложено не менее 15 конструкций приборов для ее определения, сводимых к 3 типам: открытые экспозиметры со целья на вылет (принцип - лабораторное воспроизведение выпета из обработанного помецения), закрытие - с альтернативными поверхностями (принцип - возможность вьйора между обработанным и необработанным субстратами) и с принудительный

ко.чтактированием, т.е. с единственной пригодной для сидения поверхностью, на которую нанесен инсектицид. Современный прибор для определения раздражимости (ВОЗ, 1964, 1972) основан на последней принципе и, очевидно, наиболее удачен, так как позволяет набли-дать раздражимость на чистом фоне.

Подходов к постановке экспе;. -.агентов и обработке результатов было всего два. Наиболее ранний - учет среднего времени до первого взлета комара с обработанной поверхности (импрегнированной бумаги). Этот показатель мало информативен, так как первый взлет, как бы рано он ни наблидался, ног сказаться единственным и, следовательно. скорее всего случайным. Второй подход в окончательной виде - учет среднего числа взлетов за стандартное вречея (15 пин) принудительного контакта и оценка достоверности разшгцы между ним и сродним числон взлетов в контроле (бумага без инсектицида). На таком подходе основан метод определешм раздражимости, рекомендованный ЕОЗ (1960. 1964, 1972). Его основные недостатки:

1. Рекомендовано экспонировать комаров партиями по 5 особей в одном экспозиметре - это приводит к силыпы искакекняц результатов, поскольку комары беспокоят друг друга.

2. В опыте и в контроле пспользумтся разнш особи.

3. Среднее число взлетов нивелирует внутрипопуляционныэ различия и скеыивает раздранпдк и нераздражииых. различие иевду которыми качественное.

4. Вькокочувствителыоя комары часто но выдергивает 15 иа контакта.

С учетом всех модификаций метода ВОЗ, кмекцихся в позднейших работах (Бондарева и др.. 19С£; Артею^ез и др., 1337). ки предлагаем усовершенствованный кетод определения раэдраззсгостк, состояний в следусцем.

Используется стандартный аппарат н стандартная буизга ВОЗ.

Размер экспериыентальной В1Йорки - 50 самок с кровьв (автогенных самок, самцов). Температура и влажность воздуха в лаборатории доллш быть близки к естественным для данного вида, региона и времени года. Период естественного ночного лета комаров для работы непригоден. Последовательность работы: для адаптации к условиям опыта следует предваротельно выдержать садок с комарами 0,5-1 ч при тоы же освецекии, которое будет использовано в опыте. Каждого копара сначала экспонируют 10 мин в контрольной^ камере и лиыь затем пересаживают в экспозиметр с инсектицидной бумагой. Особи, взлетавдие в контроле 2 и более раз за 10 мин, подлежат удалении из эксперимента. После пересадки комара в экспозиметр (контрольный или с ядом) следует выждать 3 мин, а в течение последующа 10 мин регистрировать число взлетов каждой особи с инсектицидной (контрольной) бумаги и хождение по ней между взлетами. По окончании опыта вычисляют распределение комаров по степени раздражимости (в %): нераздражимиэ - не взлетавгше (или сделанкие I явно случайный взлет) и не ходивше по бумаге; улереннораздра-жиыък - взлете: ше 2-9 раз при наличии или отсутствии активности между взлетами, а также взлетевше 0-1 раз, то ходивмие по бумаге; сильнораздражтше - взлетев кие 10 и более раз независимо от активности между взлетами. В группах умеренно- и сильнораздражимых подсчитывают среднее число взлетов. Достаточно одного опыта с каждой популяцией комаров.

Для доказательства последнего положения мы тестировали лабораторных Ап. в1ерЬепз1 и Сх. р1р1епз на раздражимость к малатио-ну, фенитротиону, пропоксуру и ДДТ по следувцей схеме. Использовали по 2 выборки из каждой культуры, причем первую вьйорку тес-тирова.л 2 раза с интервалом 24 ч, вторув - однократно. Затем оценивали достоверность разницы между результатами двух опьггоа с первой выборкой и между первой (1-й опыт) и второй выборками.

- и -

Температура воздуха в лаборатории соответствовала условиям культивирования обоих видов. В результате получена высокая, в некоторые случаях 100Х воспроизводимость результатов, дащая возможность на практике ограничиваться единственным тестом с каждой популяцией.

При полевых испытаниях усовериенствоаакного метода были получены результаты, сравгешые с критериев ВОЗ. Преимущества модифицированного метода состоят в более точном количественном определении раздражимости. в возможности выявления более тонких различий между видами или инсектицидами и, что самое важное, в возможности анализа качественных внутрипопуляционньк различий по раздражимости.

Для оценки раздражимости к ковш вводимым в практику инсектицидам в полевых условиях показана возможность использования двух вар!галтов самодельной инсектицидной бумаги:

1) контрольная бумага ВОЗ, обработанная из автомакса рабочей эмульсией (суспензией) препарата - если нужно смоделтровать поведение комаров на обработанной поверхности, имеющее место на практике;

2) то же, но с разведением рабочей эмульсии (суспензии) в Ш раз - если требуется количественно определш'ь уровень раздражимости и получить при этом результаты, сравнит» со стандартными.

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЧИВОСТЬ РАЗДРАШЮСТИ К ИНСЕКТИЦИДАМ В ПОПУЛЯЦИЯХ КОМАРОВ

Имеициеся литературкш дамок содержат две точки зрения на возникковешге раздражимости в диких популяциях комаров, не исклэ-чакцие, а скорее дополнявдие одна другул. Согласно одной из них, раздражимость к ДДТ и пиретроидаы является естественны:! свойство!! ряда видов и, очевидно, существовала еце до обработок (ВизЛпе,

1954; ВОЗ, 1988; Дробозика и др., 1988). Другая позиция (Belios. 1949; Trapido, 1952; Broun, 1958), которой придерживается и автор настоящей работы (Сорокин, 1991), состоит в том, что пр!гчиной возникновения и ргзвития раздражимости является именно прессинг инсектицида, который играет роль фактора отбора в генепгчески гетерогенной популяции; материал для отбора создает неопределимая изменчивость. Возможность такого отбора доказана, но не доказано, что он имел место во всех случаях.

В современных 1ГСследованшх есть немало данных о многолетней изменчивости раздраи вгостн к ДДТ н малатноку у некоторых Anopheles (Бондарева и др., 1986; Артемьев и др., 1987, 1989; Дробозина и др., 1988). Возрастание и убывание раздражимости соответствует интенсивности инсектицидного прессинга.

Сезонная изме1гчивость раздражимости до настояцего времени не была ни описана, ни тем более изучена, хотя сезонные колебакиг. резистентности давно известны (Ungureanu et al., 195S; Service, 19S7; Кульгсова и др.. 1975), и возможна прямая аналогия.

В 1987-19S8 "г. в Азербайджане проводили сезонни? каблвдення оа раздражимость An. sacbarcvi к ДДТ (1987 г. - ивль и август, 1988 г. - ивль, август к сентябрь), малатиону (1988 г. - нкнь, »паль, август и сенябрь). феннтротнону и пропоксуру (оба - август и сентябрь 1988 г.). Определили также раздражимость An. ciacul ipeanle к цалатиону в юше к августе 1988 г. Установлено, что раздражимость к ДДТ, фекитропюку н пропоксуру в течение сезона практически на меняется, а к ыалатиону - возрастает с ишя по август (оба вида) и падает в сентябре (An. sacharwi). Это соответствует режиму обработок помецений малатионоы: первый тур провод., г в нале, второй - в августе, и в это время раздражимость постепенно растет, a в сентябре снижается, поскольку обработок больме н*> проводят (Артемьев и др., 1989).

В 1389 г. в Дангаре (Таджикистан) трижды за сезон (конец пиля, конец августа, конец сентября) км определили раздражимость к тем же 4 препаратам у Ал. зирегр1(Н;из. Бшвленная динамика оказалась разной для препаратов разных классов: раздражимость к даун •КС постепенно снижается, к пропоксуру (карбаиат) - возрастает, к ДДТ (ХОС) - резко упала в августе и вновь резко возросла к концу сентября.

Анагагз сезонных режимов обработок показал, что последние прямо не определяют текущий уровень раздражимости, а как бы управляет ел "по инерции" (обработки ДДТ Z раза за сезон, прекратизшгася к 1983 г.) либо "дистанционно" (ЮС а соседок районах - однократно в инне - пните). Из этого следует, что возможно существование популяииокного автоколебательного нехашгзыа сеяожой изменчивости раздражимости, лоторуй сфорю!ровался под влиянием сезонных режимов обработок либо непосредственно (ДДТ), либо в процессе обмена особями с соседними районами (ФОС). Вопрос о пропоксуре остается открытым, так как Ал. эирепнс^из эндофилен, а карбакаты применяют пшь в сельском хозяйстве, и с ними могут длительно контактировать только личинки эндофшьньк видов; если буртг точно установлено, что контакт личинок с инсектицидом инее? значешэ для последующей раздражимости к нему у шгяго, то периодические опрьккизагаи сельскохозяйственна, мм карбаиатами придется гтротнать прнчзЕной роста раздражимости Ал. зирегр1с^из к пропоксуру в конце лета.

В той ге 1989 г. в Тахтакульгрскон районе Каракалпакии четырежды за сезон (начало апреля, конец нлля, конец августа и ноябрь) определили раздражимость Ал. ЕагЫгииБ и дважды (а конце ивля и конце августа) - раздражимость Ал. ри1сЬегг!гзиз к перечисленным 4 инсектицидам. У каждого вида изненеки- оказались синхронными. У Ал. глгЬ1п1из при выходе из диапаузц (апрель) раздра-

шшость максимальна. а ниле - минимальна. затеи возрастает и к ноября (диапауза) вновь достигает максимума. У Ал. ри1сЬегг1шиз, в отличие от Ал. таг£т1иа, она несколько сшиается с ¡шля по август - за исклгчение.; ДДТ, по которому достоверных изменений нет.

Сезонные режимы текуцих и более ранних обработок, как показал проведенный наши анализ, этим изменениям не соответствуют. Причины снижения раздражимости у Ап. ри1сЬегг1шз, по навему мнении, объясняются 1гзкенением возрастного состава популяции: к осени увеличивается доля старых санок, которые менее раздражимы, чей шлодш (Наетоп, ЕугаиИ, 1961). У Ап. вгагЫгииз - вида с ишги-нальной дна. дузой - сверхраздражимость зимующей генерации адаптивна, так как до наступления холодов может помочь избежать обработанных убежищ. Эту сверхраздражимость нельзя объяснить сезонными режимами обработок, а также ожирением - ибо после перехода к кровососаних она сохраняется (апрель). Поэтому сезонная изменчивость раздражимости Ап. вагЫШиэ к инсектицидам, как и у Ап. Бцрегр1сЬиБ, должна быть основана на некоем популяционном автоколебательном механизме, работающем по типу маятника и. очевидно, икевцем гедатическуя основу, но факторами, сформировавшими этот механизм, являются не режимы обработок, а либо имагиналькая диа-пауза как таковая, либо относительное постоянство числа генераций в году.

Уи провели опиты с 10 последовательными поколениями бездиала-узной лабораторной культуры Ап. юаН; 1п1иБ, созданной вИШиТМ на материале из того же района, где изучали раздражимость. В результате были найдены синхронные колебания раздражимости к $ОС и ДДТ, соответствующие наблюдаемым в дикой популяции и происходящие с периодом 4 генерации. Раздражимость к пропоксуру в культуре стала меняться по более сложной схеме (после минимума раздражимости у очередной генерации наблюдался ее рост, но через поколение вместо

очередного максимума повторялся шпшмум, и линь еце через поколение раздражимость достигала максимума, который токе повторялся через 1 генерация), а к 9-му поколении наметился переход колебаний раздражимости под действием малатиона к такой же схеме.

Отсяда следует, что автоколебательный механизм сезонной динамики раздражимости у Ал. rcartinius основан главным образом на относительном постоянстве числа генераций в году. Роль имагинальной диапаузн заклвчалась не в физиологических перестройках, непосредственно повыиаюцих раздражимость, а в усиленном отборе раздражимых среди диапаузирувцих: таким образом, отбор инсектицидами приурочил и диапаузу, и сверхраздражимость к одной и той же генерации, в данном случае - к каждой четвертой.

ГЛАВА 5. НАСЛЕДОВАНИЕ РАЗДРАЖИМОСТИ

Проблема наследования раздражимости к инсектицидам возникла по аналогии с резистентностью, генетическая природа которой давно доказана и к настоящему времени неплохо изучена. Гипотеза о наследуемости раздражимости и о возможности отбора по ней появлялась в литературе дважды (Trap!do, 1952; Zulueta, 1964). но тогда не получила никакого развития. В позднейиих отечественных работах (Бондарева и др.. 1986; Артемьев и др.. 1987) эта гипотеза была реанимирована в связи с анализом внутренней неоднородности популяций 2 видов Anopheles по степени раздражимости.

В 1987 г. мы провели предварительные опыты с Ал. pulcherrlmus и Ал. superpictus на иге Таджикистана (Артемьев и др., 1989). От трех груш собранных на дневках самок каждого вида - нераздражимых, умереннораздражимых и сильнораздражимых к ДДТ - в лаборато-piBi было получено потомство. Вылетевши потомков обоих полов подвергли тесту на раздражимость к ДДТ в возрасте 4-5 дней. Распре-

деление "нераздрлииак:унеренкораздраяшь»:сильно раз дражиыи>" (в 7.) в потонстве пера а драла пан составило 25:50:25, укеренно раз дражно, к - 5,2:40,9:53,9 (An. pulcherrirws) и 4,5:31,9:63,9 (An. superpictus), сильнораздразлишх - соответственно 0:39,2:60,8 и 0:17,3:82,7. 7ак:ш образок, потомство каждой группы саыок оказалось полиморфным по раздражимости, а потомки гтервш двух групп в целой раздражзпее родителей. Поскольку среда развития личинок заведомо не содержала инсектицидов, раздражимость потомков следует признать унаследованной.

В 1S9I-1992 гг. нами был выполнен генетический анализ раздра-¡ысюсти к малатиоку У An. stepbcnsi. В качестве матер',ша для лабораторного отбора и скрецивата! мы выбрали культуру R-Mal, умеренно резистентную к иалатисну и гетерогенную по раздражимости к ному. Вначале Оылн выведены две линии - кераздрах>огая и сильно-ра,ядраиагая к малатиону. Ькггодика селекции близка к традиционной (ЛсОаиев, 1957). Для кераздрахншй псвп! на к.'лдой генерации от-бнрали только особей. полностыз неподвижных в контакте с калатио-how, для снльнораздра.'кнъ'с.й - наиболее активных (10 взлетов не боло? чей за 5 шга). К IO-sry поколении чистота обеих линий (по фенотипу) достигла 1007., и отбор был завершен.

Для определена типа наследования мы провели рецилрокнвэ и аналнзируЕчее скрецивакия по традиционной схеме (Лобанев. 1967). Рсцнпрокные скрецивания поставили в двух направлениях: I - нераздражит? самцы с на1:более раздрахимши саккмш. И - наоборот (по 3 повторности). Результаты в F1 и F2 анализировали методом . В FI обоих направлений все особи оказались раздражены, а расцепление "раздрак;:;ц»?: hojxis д}УШг,гл?" в F2 - статистически близким к 9:7. Среди раздражимых особей преобладали уь-ереннораздразниш (F1 - 72-88Х, F2 - 44-507. от обцего числа потомков). Разницы между полами нет.

Для анализирующего скрецгаанзгя взяли самцов нераздрахзшой ли-нин и самок FI. Полученное расцеплегаге близко к 1:3. Уыереннораз-дражиниэ также преобладали (самцы - 22Х, самки - 20Х от обцего числа потомков). Разш:цы между полами снова не оказалось.

Следовательно, раздражимость к малатиону у An. stephensi (культура R-Mal; контролируется 2 коыплеиентарньал! генами, расположенною! в аутоеоиах. Преобладание уксрекгорзздражзпак в Fl, F2 и Fan говорит о неполном до ¡да сновании этих генов. Схемы проведенных каки скрещзагай таковы:

Реципрокнш: Р (I) оо ааЬЬ х оо ААБВ (II) оо ААВВ х со ааЬЬ F1 АаВЬ (рзздрз^гзоак)

F2 9/16 А-В- (раздражимые) и

7/16 (А-ЬЬ+ааВ-'азЬЬ) (нэраздраззсак).

Анализирухцее: Р оо ааЬЬ х оо АаБЬ

Fan 1/4 АаБЬ (раздражимые) и 3/4 a-Ь- (нераздрахзпак).

При селекции нераздражшой и сильнораздраяшой к малатиону линза! были поставлены теста еце с 7 зшсектишадзни, чтобы оценить возможное влияние отбора калатзюта на раздражимость к другим препаратам. Родительскуи [культуру подвергли тестам в самом начале отбора, а линии - на 9-10-и поколениях отбора.

Найдены следущие изменения. Раздражимость к ДДТ и пропоксуру у нераздражзоюй линии сильно упала, у сильнораздражимой - значительно возрослз. Раздражимость к фенитротнону, бендиокарбу и дельтаыетрнну (у R-Ual очень низкая) у первой линии не изменилась, у второй - сильно возросла. По диелдр!!ну и пернетрину изие^ нений нет.

Определили также раздражимость к ДДТ, гропоксуру и фешггроти-ону отдельноу нераздражишк и рвздражзшьк к малатиону потоиков реципрокных скрегсиваний (F2). Среди нераздрзмашх к малатиону

особей Г2 к ДДТ раздражимы 86У. (сипыюраздражимых 2АУ.). к пропоксуру - 07., к фенитротиону - 247.. Для раздражимых к малатиону потомков эти показг-оли равны соответственно 98% (607.), 22У. и 56Х.

Все эти данные пряно свидетельствует1 о сцеплешш раздражимости к малатиону с раздраяяюстьв к ДДТ и пропоксуру. Более того, представляется почти несоинешоы, что раздражимость к пропоксуру или вообце карбаматам контролируется тени же генами, что и раздраи гюсть к малатиону. Такое заклдаекие основано на том, что в изучавшкся нами диких популяциях комаров раздражимость к пропоксуру, если вообце шгается, всегда сочетается с более вьюокой раз-дражшсстьв к малатиону и при этом возникла без прессинга карба-ыатов на имаго. Очевидно, раздражиность к пропоксуру, бендиокарбу и другим карбаматам есть побочный эффект генов раздражимости к малатиону, а не вызвана кнсеотицидныы давление« на личинок или фумигантними свойствами пропоксура (такие предположения ранее высказьаались). Следует также учитывать известное химическое сходство карбаматов и ФОС.

Раздражимость к ДДТ не может контролироваться теми же генами, что и раздражимость к малатиону, так как во всех известных случаям возникла раныю последней и независимо от нее.

Изменения раздражимости к фенитротиону и дельтаметрину при отборе малатионом и ее соответствие раздражимости к малатиону в

тоже могут свидетельствовать о сцеплении, но исходный уровень раздражимости к первым двум препаратам в культуре 1?-Ма1 настолько низок, что сама версия о наличии специализированных генов раздражимости к ши ¡крайне сошштельна. Кроме того, как мы показали нз 6 видах комаров из 3 родов, индивидуальной корреляции раздражимости к фенитротиону и малатиону нет (Сорокин и др., 1991). Вероятнее, что полудоишшшшэ гены раздражимости к малатиону работает и как теин раздраио/осги к фенитротиону I: дельтаметрину, но в

этой качестве рецессивны - тогда последняя мо-тет стать вьсокой лииь при преобладании генотипа ААВВ (сильнораздражимая л!шия) и не снижаться при преобладании генотипа ааЬЬ (нераз драяогая линия). Так или иначе, несомненно, что гены раздражимости к малати-ону участвует в детерминации раздражимости к фенитротиону и дель-таыетрину.

Генетической связи между раздражиностьв к малатиону, пернет-рину и диелдрину не найдено. Известно, кроме того, что диелдрин не вызывал раздражимости ни у одного вида АпорЬе1еэ даже в годы интенсивных обработок (Визите, 1964), а перыетрин почти всегда вызызает вькокув раздражимость без всяких видимых причин (ВОЗ, 1988). Очевидно, генов раздражимости к диелдрину у малярийных комаров не суцествует вообце. а реакция на перметрин - классический случай "раздражимости как первой стадии отравления".

ГЛАВА 6. СВЯЗЬ РАЗДРАЖИМОСТИ С 4ЮИ0Л0ГНЧЕСК0Й РЕЗИСТЕНТНОСТЬЮ

За время изучензет раздражимости сложился стереотипный подход к ее взаимосвязи с резнстентностыз. состояний в том, что эти два явления - антагонисты: лгйо шеицаяся раздрая шость мепает выработке резистентности, так как снижается частота контактов комаров с инсектицидами (2и1иеЬа, 1959), либо высокая резистентность ли-кает раздражимость адаптивного значения, и последняя исчезает (ВОЗ, 1988: "Резистентные особи обычно не раздражаются"). Но возможен и третий вариант: оба признака длительно сосуществуют в по-пуляшш без инсектицидного прессинга (Дробозина и др., 1988). Авторы объяснили это независимой выработкой резистентности при давлении ¡а лхг-спток и раздраи кости при давлеюш на имаго. Тагаш образом, варианты взаимодействия резистентности и раздражимости в популяциях весьма разнообразны и могут различаться прннщптиально, но основа этого разнообразия неясна.

В 1987-1991 гг. ш.1 установили, что самый эндофильный из изучавшим нами видов коиаров - An. superpictus - наиболее раздра-кш и наименее резистентен к инсектицидам, самый экзофильный -An. hyrcanus - наименее раздражим и наиболее резистентен, а менее строгие эндофилы (Ал. martinius и московский Сх. pipiens) и полу-экзофил (An. pulcherrimus) занимают промежуточное положение. Поэтому эндофильность или экзофильность можно признать одним из факторов, определяющих характер приспособлений комаров к прессингу инсектицидов. Для эндофильных комаров высокая раздражимость адаптивна, так как есть необходимость длительного контакта с поверхностями помецений-дневок, а развитие резистентности замедляется стяни поиецеш-;:-дневок, а развитие резистентности замедляется из-за yiieiibuerara продолжительности индшидуэльных контактов раздражимых комаров с обработанными поверхностями. У имаго экзофилов контакт с инсектицидами возкокен линь во время обработок, поскольку в открытой природе яды быстро разлагаются; при попадании препаратов в водоеш с ними контактируют личинки. Раздражимость при этом адаптивного значения не шеет, и преимуч^хггвенно вдет отбор на резистентность.

В процессе изучения наследования раздражимости Ал. stephensI к малатиону мн определили резистентность к последнему у культуры R-Kal, обеих выведенных нами линий, Fl, F2 и Fan. Исходная умеренная (12-51 7.) резистентность возросла у нераздрамыой линии до 70.77., у сильнораздралзаюй - полностью исчезла. В FI обоих направлений от диагностической дозы калатион<ч выжило 6,7X комаров, в F2 - 58.7Г. (I направление) и 57,5Х (II). в Fan - 64Х. Резистентных особей R-Mal, Fl, F2 и Fan подвергли тесту га раздражимость к ifauiarh-ону и полулегли практичесга? такие se результаты, как на все£\ совокупности резистентных и чувствительных.

Определили та:оге раздражимость культуры R-Из! к малатиону

после проведенного в инсектарии дополнительного отбора на резистентность к этому препарату. Установлено, что в результате этого отбора раздражимость сильно снизилась. Резистентные особи и здесь распределились по раздражимости так же, как чувствительные.

Таким образом, установлены два противоречащих друг другу факта: I) отбор па «»раздражимость сопровождается ростом резистентности. на 81 со кул раздраишость - спадом резистентности, на вьсо-куп резистентность - спадом раздраж;шости; 2) сцепления генов резистентности и раздражимости не выявлено. Это противоречие может разр^шггь следумцая гипотеза: гены резистентности - модификаторы генов раздражимости. В случае Ал. 51ерЬепз1 и иалатиона, по-види-ноыу, имеет место супрессия раздражимости резистентностью. При отборе на вьсокуи раздражимость фактически отб!грали наиболее активных особей, у которых раздражимость не подавлена супрессией, и ген резистентности элиминировался. При селекции нераздражимой линии с первых генераций возросла доля резистентных гомозигот, которые наименее раздражимы, а затеи по мере элиминации раздражимых особей супрессия потеряла свое значение, и резистентность не достигла 100%. При отборе на высокуга резистентность прежде всего выбраковываются самые раздражимые как самые чувствительные, что ведет к некоторому росту частот генот5шов А-ЬЬ, ааВ- и ааЬЬ, а у остакт а ся высокореэистентных комаров, согласно современной трактовке. ген резистентности амплифицирован (ВОЗ, 1988), и его суп-рессорное действие может значительно усиливаться.

Наконец, мы определили резистентность колонии К-На1 и выведенных нами лшшй еце к 7 препаратам - бекдиокарбу, пропоксуру,. фегапгротиону, периетрину, дельтаметрину, диелдрину и ДДТ. В отно-ыении последних пяти никаюсх изменений при отборе по раздражимости не произонло. К карбаиатам у нераздражимой к малатиону линии сохрашшась исходгая полная чувствительность, у сильнораздраж!шой

- возникла резистентность (пропоксур - 5.4Х вьштыих, бендиокарб

- 64У.), апзтгонатически сходная с kdr (нокдаун-резистентностьи), соверыешю не характерной для карбакатов. Следует отметить, что нокдаун-эффект при контакте с пропоксурои мы наблидали и ранее у единичных An.superpictus, An. mariinius и An. hyrcanus. Наш: дан-ныз позволяет допустить, что эта резистентность к карбаматаы в действительности fie имеет ничего обцего с кастояцей kdr, обычной для пиретроидов, а представляет собой побочный эффект генов раздражимости к иалатиону, обуславлкаавцих также и раздражимость к пропоксуру: нокдаун в контакте с последним препаратом, возможно» не более чек дополнительная нервная реакция. Выход из такого нокдауна возможен, если нокдаун наступил до получешм летальной дозы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Суцеегвуют два представления о природе раздражимости к инсектицидам как явления: I) раздражимость - первичный симптом отравления; 2) раздражимость - хеморецепториая реакция (Сорокин, 1991). Экспериментально пока не подтверждена ни одна из этих гипотез. Ко есть один факт, опровергакций первую из шв - то, что резистентнью особи могут бьгть раздражимы. Если раздражимость есть симптом отравления, то раздражимости в принципе не может быть, если нет самого отравления, т.е. есть резистентность. В действительности даже нельзя утверждать, что резиетентнш особи нераздражимы в большпютЕс? известных случаев. Единственное исключение -. перметрин: доля нераздражиыых к нему An. stephensi, как ш установили, численно равна доле резистентных.

Гипотеза о хеморецепторкой природе раздражимости, напротив, не протнаоречит экспериментальным данщи, а прямо в ее пользу говорят: различие вксииих признаков раздражимости и отравления; характер поведения раздраиыых комаров в контакте с инсектицидами

(ощупывание субстрата органами, содержащими хеморецепторы); отсутствие индивидкальной корреляции раздражимости к препаратам одного класса.

Итак, предлагаемую автором настоящей работы концепции природы рапдраяшости можно сформулировать так. Раздг лхимость к ХОС, "»ОС, карбаматам и чауги пиретроицов есть генетически обусловленная хе-морецепторная решздя на инсектицид. Гены этой раздрахпиости ис-пыгьвавт модифищфупцее действие со стороны генов резистентности. Раздражимость к пернетрину и, возможно, нс-которыа другим пиретро-идам есть первая стадия отравления.

ОбЩИЕ ВЬБОДЫ

1. Разработан усовероенствованньЕ'1 метод определения раздражимости Kcrapos к инсектицидам, основанный на оценке внутр!отояуля-ционной дифферевдировки комаров по степени раздражимости.

2. Существует сезонная изменчивость раздражимости. Механизмы этой изменчивости у разных видов комароз различны. В настоящей работе описаны и изучены следувцие варианты: Ал. sacharoo i - кон-форшции, соответствующие режпху обработок; Ал. pulc!,errimus -постепенное снижение раздражимости в связи с изменением возрастного состава популяции; Ал. superp ictus - популяционный автоколебательный механизм, работаиций по типу маятника, имесщнй генеш-чеасуто основу и сформировавшийся под влганиец сезонных режимов обработок; Ал. martinius - аналогичный автоколебательный механизм, прямо не связанный с режимами обработок и возгогкиий на фоне относительного постоянства числа генераций в году и !шагинальной д»!апаузы.

3. Раздражимость к инсектицидам у ко;гаров наследуется.

4. Раздражимость к малатиону у Ал. stepbensi (лабораторная культура R-Ka 1) контролзфуется 2 . ,о л у до; я п гант ныш i коиплементарны-

ни генами и не сцеплена с полой. Эти 2 гена определяют тагаке раздражимость к карбаыатам, сцеплены с генами (геном) раздражимости к ДДТ и участвуют в детерминации раздражимости к фенитротиону и дельтаметрину.

5. На основании данных генетического анализа сформулирована гипотеза о иод:s¡:¡ ну фупцен депстсии генов резистентности на гены рййлрадШОС-ш Как Гбиотической основе взаимодействия этих двух признаков в популяциях комаров. Эта гипотеза не противоречит экспериментально установленным фактам.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВА'ПШ В ПРАКТИКУ

Инструкция по определении раздражимости комаров к инсектицидам с испольаованиеы усовериенствованного метода и рекомендации по его применении для оценки раздражтаосги к новым вводимым а практику инсектицидам в полевых условиях опубликованы в открытой печати и использованы в работе местной энтомологической службы Таджикистана.

СПИСОК НАУЧНЫ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО TD.E ДИССЕРТАЩШ

1. Артеиьев H.H., Сорокин H.H.. Бондарева H.H., Алиев А.И., Адам шина Т.Д., Ерьашев Ю.В. Наследование раздрахишсти к инсектицидам у ьалярийных коыаров//Мед. паразитол. -1989. -Н 6. -С. 39-43

2. Сорокин H.H.. Артемов М.М., Адашшша Т.А. О стандартизации йетода определе!сгя раздраяшости конароп (Díptera, Culicidae) к инсектицндаи//Таи se.-19S9.-H 6.-С.35-39

3. Артекьег U.U.. Сорокин H.H., Алиев А.И., Степанова А.Н.. Демьянов Е.В., Бакиев P.A., Чабаненко A.A., Лабзин В.В. Испытания инсектпццдоа гйкона и фикаиа против кокарое на юге СССР//Таы же.-1991.-М I.-С.13-16

4. Сорокин H.H. Перспективы изучешя раздрашшости комаров к

инсект!щидаи//Там же.-1991.-Н 2.-С. 57-59

5. Сорокин Н.Н., Адамишша Т.Д., Степнов А.П.. Иванова В.Л.. Ермииев В. В. Сезошшэ изменения резистентности и раздражимости к инсектицидам у малярийных комаров п Каракалпакии//Там же.-1991.-Н 4.-С.9-12

6. Сорокин Н.Н., Артемьев М.М., Адаш плота Т.А. Специфический характер раздражимости к фенитротиону и иалатисну у кровососуцих ко«аров//Там йе.-1991.-Н I.-С.10-12

7. Артемьев М.М., Сорокин Н.Н., Степанова А.Н. Сезонная изменчивость резистентности и раздражимости к инсектицидам у Anopheles superp ictus в Тадхнкистзне//Там же.-1992.-И 1.-С.9-11

8. Расниаш С.П.. Ясикевич В.В., Званцов А.Б., Сорокин Н.Н.. Степнов А.П. Создание лабораторной культуры Anopheles martinius Shlngarev//TaM же.-1992.-II 1.-С. 17-18

9. Сорокин Н.Н.. Жаров А.А. Резистентность и раздражимость к инсектицидам у Culex pipiens в Шскве//Там же.-1992.-Н 3.-С.35-38

10. Сорокин Н.Н., КЬпгалеаа Г.Н. Сравнение уровня резистентности и раздражимости Anopheles hyrcanus и An. superpictus к инсектицидам/Лам же.-1992.-Н I.-С.15-17

03.00.09

СОРОКИН Николай Николаевич

"Раздражимость комаров к инсекпщидам * •

' Л ?

и ее наследование / ;

\

Автореферат диссертации ;/ '

I >

на соискание ученой степени ;

кандидата биологических наук