Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекция хищного клеща фитосейулюса на устойчивость к повышенным температурам

ВАК РФ 06.01.07, Плодоводство, виноградарство

Автореферат диссертации по теме "Селекция хищного клеща фитосейулюса на устойчивость к повышенным температурам"

На правах рукописи

Л/Г О

Людмила Геннадьевна

Селекция хищного клеща фитосейулюса на устойчивость к повышенным температурам

Специальность: 06.01.07 - защита растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 з и;с: : ¿013

Санкт-Петербург 2013

005061397

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО СПбГАУ)

Официальные оппоненты: Гричанов Игорь Яковлевич

доктор биологических наук, ГНУ ВИЗР, заведующий лабораторией Семенова Алла Георгиевна кандидат биологических наук, СПбГАУ, доцент

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений Россельхозакадемии

Защита состоится <сА>ч^ч? 2013 г. в 4о часов на заседании диссертационного совета Д 006. 015.01 на базе Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений по адресу: 196608, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, д. 3.

Факс: (812) 470-51-10; e-mail: vi7rspb@mail333.com. web-сайт: www.vizrspb.narod.ru.

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

Автореферат разослан <2 ^ м 4 3 2013 г.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Анисимов Анатолий Иванович

Наседкина Галина Анатольевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Стабильность режимов в теплицах создает благоприятные условия для развития вредных членистоногих и фитопатогенных микроорганизмов. При этом недобор урожая может достигать 25—40% и более. Возделывание некоторых культур, например огурца, в защищенном грунте практически невозможно без постоянной борьбы с паутинным клещом. При этом используют как химические средства защиты растений, так и биологические.

Самый разработанный прием биологической защиты растений от паутинного клеща в теплицах - использование хищного клеща фитосейулюса -Рку1о$е'ш1трегзтШх АЛ.-Непг. Однако в условиях повышенных температур фитосейулюс не может достаточно активно размножаться, его эффективность снижается (Петрова, 1972). В то же время условия повышенной температуры благоприятны для развития паутинного клеща (Ильичева, 1973), самки которого концентрируются на верхних молодых листьях растений огурца. Фитосейулюс при таких условиях сосредотачивается на нижних и средних частях вегетирующих растений, что позволяет вредителю беспрепятственно размножаться (Плотников, 1977).

Решить эту проблему можно, используя селекционно-генетический подход. Селекция полезных членистоногих имеет большие перспективы как направление интенсификации биометода путем повышения эффективности эн-томофагов и акарифагов за счет улучшения их биологических характеристик (Анисимов, 1986). Это справедливо и в отношении теплоустойчивости фитосейулюса (Ворошилов, 1979; Зверева, 1990).

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является выведение теплоустойчивых линий хищного клеща фитосейулюса, пригодных для борьбы с паутинным клещом в теплицах. Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

подбор исходного материала и проведение массовой прерывистой селекции фитосейулюса на устойчивость к повышенным температурам; отработка методики индивидуального отбора и инбредного (внутрисемейного) разведения хищного клеща фитосейулюса; проведение индивидуальной семейной селекции фитосейулюса по признаку выживаемости при повышенных температурах; оценка и анализ влияния отдельных этапов селекции на выживаемость фитосейулюса, его репродуктивный потенциал и изменение признака прожорливости в селектируемых линиях;

проверка эффективности отселектированных линий хищного клеща в борьбе с паутинным клещом на культуре огурца в условиях защищенного грунта.

Научная новизна. Впервые разработана методика семейного разведения хищного клеща фитосейулюса позволяющая проводить близкородственные скрещивания у этого вида.

Впервые методом индивидуальной селекции при непрерывном отборе выделены 2 высоко инбредные линии (породы) фитосейулюса, устойчивые к

повышенным температурам и способные длительное время сохранять этот признак без поддерживающего отбора.

Практическая значимость. Выведенные теплоустойчивые линии фито-сейулгоса можно использовать в практике борьбы с паутинным клещом в тепличных хозяйствах даже в условиях повышенных температур.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на II Всероссийском съезде по защите растений (Санкт-Петербург, 2005), конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (20052013), периодическом семинаре по экофизиологии насекомых (2006), совещании по биологической защите растений (Санкт-Петербург, 2007), ХШ (2007) и XIV (2012) съездах Российского энтомологического общества, 5-ой международной научной конференция Ирана и России по проблемам развития сельского хозяйства (Санкт-Петербург, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 6-ти глав, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 198 источников, в том числе 42 на иностранных языках. Работа изложена на 174 страницах, содержит 37 таблиц, 47 рисунков и 1 приложение.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Обзор литературы Описаны морфологические, биологические, экологические особенности хищного клеща фитосейулюса. Большое внимание уделено изложению принципов селекции членистоногих, описана их селекция с помощью массового и индивидуального отбора. Сделано заключение о том, что применение селекционно-генетических приемов может быть перспективным для повышения эффективности хищного клеща фитосейулюса, используемого для биологической борьбы с паутинным клещом в теплицах.

2. Материалы и методы Работа выполнена в лабораторных условиях на базе кафедры биологической зашиты растений СПбГАУ в период с 2004 по 2011 год. ^

Объект исследований - культура хищного клеща фитосейулюса, заложенная в 2004 году от смешивания двух популяций, взятых из тепличных хозяйств Ленинградской и Саратовской областей. Массовое разведение фитосейулюса проводили по методике, разработанной Н.Ф. Бакасовой (1976).

При индивидуальном посемейном разведении фитосейулюса потомство получали от одной оплодотворенной самки. Клещей содержали в стаканах оригинальной конструкции на отдельных растениях фасоли. ^

Устойчивость к повышенным температурам (+39 С - +43 С) оценивали по выживаемости фитосейулюса после экспозиции в термостате. Основные показатели репродуктивного потенциала и прожорливость хищного клеща оценивали по методике Ю.Ф. Зверевой (1990).

Эффективность фитосейулюса в борьбе с паутинным клещом оценивали

на растениях огурца в модельных экспериментах (оранжерея кафедры биологической защиты растений СПбГАУ) при исходном соотношении хищника и жертвы 1:20, а в производственных опытах (ЗАО «Весна - Тихвин») при нормах выпуска 1:10.

В качестве контроля во всех экспериментах использовался фитосейулюс, полученный из коллекции ВИЗР, который отбору с помощью повышенных температур не подвергался.

Для оценки достоверности различий использовали критерии Стъюдента и хи-квадрат. Использовали также дисперсионный и корреляционный анализы (Урбах, 1964).

3. Массовая селекция фитосейулюса на устойчивость к повышенным

температурам

Нами были оценены выборки из двух популяций фитосейулюса (табл. 1), которые не показали достоверных различий по устойчивости.

Таблица 1. Выживаемость имаго фитосейулюса из двух популяций при по-

вышснных температурах (экспозиция 5 часов)

Популяция Выжило хищных клещей* при температуре:

+36°С +38°С +41 С

особей %± SE особей % ± SE особей % ± SE

Ленинградская 95 90,5 ± 2,86 а 8 7,6 ±2,59 be 2 1,9 ±1,33 с

Саратовская 96 91,4 ±2,73 а 9 8,6 ± 2,73 b 4 3,8 ±1,87 be

Примечание: здесь и далее одинаковыми буквами обозначены достоверно не различающиеся (р>0,05, критерий Стъюдента) значения; SE (standard error) - стандартная ошибка процента; * - из 105-ти подвергнутых действию температуры особей.

Для увеличения генетической гетерогенности исходного материала была создана гибридная популяция. Хищных клещей из двух популяций смешали примерно в равных количествах и разводили совместно в течение времени, достаточном для прохождения 3-4-х генераций.

Следуя методике Н.В. Ворошилова (1979), который рекомендует вести отбор при 30-70% уровне выживаемости подвергнутых действию повышенной температуры хищных клещей, массовую прерывистую селекцию мы проводили, ориентируясь на 50%-ный уровень выживаемости. Начали отбор при температуре +39°С и экспозиции 6 часов. В 11-м поколении мы впервые получили доказательства успешного хода селекции на устойчивость фитосейулюса к повышенной температуре (табл. 2). В селектируемой линии выжило около 45% хищных клещей, и мы ужесточили температурные условия.

В дальнейшем селекцию проводили при температурах от +40°С до +43°С и экспозициях от 4-х до 7-ми часов (табл. 2). Так, с 12-го по 21-е поколение отбор проводили при температуре +40°С. В 18-ом поколении отличия в уровне выживаемости селектируемых клещей и контрольных при температуре +40°С оказались статистически достоверными (р <0,001), а сама выживаемость высокой. Проведенное в 21-м поколении сравнение с контролем подтвердило преимущество селектируемой линии уже при 6-ти часовой экспозиции. Поэтому мы назвали популяцию линией ТМ (теплоустойчивая, массовой

селекции).

Таблица 2. Выживаемость фитосейулюса в разных поколениях массовой ■_прерывистой селекции_

Даты Поколение отбора °с Экспозиция, час Фитосейулюса

обработано особей выжило

особей %± БЕ

06.06.05. 11 +39 6 140 63 45,0 ±4,2 ^кш

контроль 105 20 19,1 ± 3,83 ёей

11.06.05. 12 +40 4 63 20 31,7 ± 5,86 йЫ]

13.06.05. 6 63 6 9,5 ± 3,70 Ьсс!

13.09.05. 18 +40 4 77 48 62,3 ± 5,52 орг

контроль 98 29 29,6 ±4,61 ghi

11.10.05. 7Л +40 6 140 74 52,9 ± 4,22 шпор

контроль 77 21 27,3 ± 5,08 йЫ

10.12.05. 23 +41 4 259 123 47,5 ±3,10 ш

контроль 63 13 20,6 ±5,10 ск^Ь

28.01.06. 27 +42 5 140 20 14,3 ± 2,96 ссЫ-

16.04.06. 28 +42 5 140 11 7,9 ± 2,27 Ьс

01.05.06. +39 140 66 ь47,1 ± 4,22 ктп

02.06.06. 31 +41 140 50 35,7 ± 4,05 цк

13.06.06. 32 +42 5 140 4 2,9 ± 1,41 аЬ

контроль 140 2 1,4 ± 1,00 а

08. 08.06. 34 +42 5 140 36 25,7 ± 3,69 8111

контроль 140 12 8,6 ±2,37 с

24.04.07. 44 +42 3 77 54 70,1 ± 5,60 г

16.07.07. 49 +41 7 140 75 53,5 ± 4,21 тор

контроль 140 30 21,4 ±3,46

04.06.08. 60 +41 6 140 81 57,8 ± 4,17 порг

контроль 140 20 14,3 ± 2,96

10.05.09. 71 +42 4 98 49 50,0 ± 5,05 тпо

контроль 98 23 23,5 ± 4,28 Г^Ь

26.08.09. 75 +42 4 112 72 64,3 ± 4,53 рг

контроль 84 19 22,6 ± 4,56 еГ§Ь

07.12.09. 79 +43 3 91 24 26,3 ± 5,07 ЙЫ

контроль 91 11 12,1 ± 3,42 сс!е

16.07.10. 89 +43 3 77 26 33,8 ± 5,39 Ьцк

контроль 77 6 7,8 ± 3,05 Ьс

30.01.11. 96 +42 5 77 39 50,6 ± 5,70 шпор

контроль 84 12 14,3 ± 3,82сс1еГ

Начиная с 23-го поколения условия отбора старались последовательно ужесточить высокими температурами (+41°С и +42°С) и экспозициями. Когда выживаемость в селектируемой линии была невысокой, мы снижали температуру или экспозицию (табл. 2). Уровень теплоустойчивости селектируемых

клещей со временем повысился. Высокая выживаемость стала проявляться при температуре +42°С и экспозиции 4 часа (табл. 2, поколения 71 и 75).

Свойство теплоустойчивости в линии ТМ проявилось при температуре +43° С при экспозиции 3 часа (табл. 2, поколения 79 и 89), но выживаемость хищных клещей не превысила 40%. Возврат к отбору фитосейулюса при температуре +42°С и экспозиции 5 часов подтвердил генетическую природу обусловленности признака теплоустойчивости в линии ТМ. Выживаемость хищных клещей из этой линии на протяжении 6-ти поколений (с 92-го по 96-ое) была не ниже 50% и высоко достоверно (р < 0,001) отличалась от контроля (рис. 1).

70 -

5 зо

А ТМ © КОНТРОЛЕ

I I— -—I

■ _

.....1 |

1

Поколения массового отбора

Рис. 1. Динамика выживаемости имаго фитосейулюса в поколениях поддерживающего отбора при температуре + 42°С и экспозиции 5 часов (маркерами показана доверительные интервалы для вероятности 0,95)

4. Селекция фитосейулюса на устойчивость к повышенным температурам при инбредном разведении

По мнению В.А. Струнникова (1960) методы массовой селекции позволяют отбирать линии полезных организмов с интересующими человека признаками без инбредного разведения, вызывающего негативные последствия в отношении жизнеспособности и продуктивности селектируемых популяций. Однако при массовом отборе генетического закрепления селектируемых признаков добиться трудно, и линии приходится вести при постоянном поддерживающем отборе. Поэтому при создании пород животных, например в шелководстве и пчеловодстве, массовая селекция считается малоэффективной. Для генетического закрепления полезных качеств применяют индивидуальный отбор, который у двуполых животных, в частности у фитосейулюса, предполагает переход к тесным близкородственным скрещиваниям. Такая система при строгом посемейном выкармливании хищных клещей была разработана нами (Ани-симов, Максимова, 2008) и стала применяться в отношении нескольких отводок от линии ТМ, прошедшей к тому моменту 53 поколения массовой прерывистой селекции на устойчивость к повышенным температурам.

На начальном этапе из 50-ти заложенных от линии ТМ сублиний индивидуальной селекции удалось сохранить только две. Их обозначили как ТИ1(теплоустойчивая линия 1) и ТИ2 (теплоустойчивая линия 2) и провели более 100 поколений отбора на устойчивость к повышенной температуре (табл. 3). В линии ТИ1 при температуре +41°С и экспозиции 5 часов отбор проводили в

течение 43 поколений, в линии ТИ2 - 40 поколений. К этому времени была достигнута выживаемость клещей на уровне 76-78%. Отбор при температуре +41°С и экспозиции 6 часов проводили в течение 13-ти поколений. При этих условиях наблюдался стабильно высокий уровень выживаемости хищных клещей. Максимальное количество выживших особей наблюдали в 46-ом поколении-82,1%.

Таблица 3. Выживаемость фитосейулюса в поколениях индивидуального от_ бора при инбредном разведении__

Даты °С Экспозиция, час Поколения отбора Фитосейулюса

обработано выжило, % ± БЕ

ТИ1 ТИ2 ТИ1 ТИ2 ТИ1 1 ТИ2

04.08.08 41 5 31 28 91 112 79.1 ± 4.26 р 1 78.6 ± 3.88 р

тгптттпптп. 140_ 28.6 ± 3 82 Ьсс1еГ

22.12.08 43 I 40 21 1 28 76.2 ± 9.29 шпор 78.6 ± 7.75 ор

контроль 70 30.0 ± 5.48 сМе

09.01.09 6 44 I 41 21 1 21 76.2 ± 9.29 шпор 1 71.4 ± 9.86

контроль 63 31.7 ± 5.86 ск^еЬ

21.03.09 51 1 48 70 1 357 80.0 ± 4.78 р 1 80.0 ± 6.76 р

контроль 56 28.6 ± 6.04 Ъсс№

08.05.09 55 1 52 35 1 28 71.4 ± 7.64 тпоо! 75.0 ±8.18 пор

контроль 98 23.5 ± 4.28 аЬсс1е£

29.05.09 42 4 57 1 54 28 1 28 39.3 ± 9.23 ейгЬН ! 42.9 ± 9.35

контроль 77 19.5 ±4.51 аЬсс5е

21.08.09 67 1 64 49 1 49 75.5 ± 6.14 ор 1 77.6 ± 5.97 р

контроль 84 20.2 ±4.38 аЬс(1е

02.09.09 43 3 68 ! 65 28 1 42 32.1 ± 8.83 а -1 135.7 ± 7.39 еГеЬп

контроль 70 14.3 ± 4.18 аЬ

25.09.10 93 1 90 42 1 42 31 _0±7.13 сс!еГеЫ 1 26.2±6.78 аЬссМ

контроль 42 14.3 ± 5.40 аЪс

25.11.10 42 4 97 1 94 28 1 105 51,0 ± 5.05 ¡к I 50.5 ± 4.88 1к

контроль 70 17.1 ±4.50 аЬ

30.12.10 5 99 1 96 21 I 35 52.4 ± 10.9 г - о ! 54.3 ± 8.42 ¡кшп

контроль 70 24.3 ± 5.13 аЬссЫ

30.01.11 101 1 98 35 I 49 51.4 ± 8.45 Ьпкт1 49.0 ± 7.14 пк

контроль 84 14.3 ± 3.82 а

При температуре +42°С и экспозиции 4 часа отбор проводили в течение 11-ти поколений. При этом мы констатировали стабильно высокий уровень выживаемости хищных клещей. Максимальный процент выживших особей наблюдали в 67-ом поколении - 75,5% (табл. 3). С 67 по 92 поколение проводили отбор имаго фитосейулюса к повышенной температуре +43 С при экспозиции 3 часа. Выживаемость клещей была существенно ниже чем при +42°С, но достоверно выше, чем в контроле. При возврате к отбору при +42°С (экспозиция 5 часов) обе линии (ТИ1 и ТИ2) проявили высокую выживаемость - 50-60% (рис 2). Это по нашим представлениям обусловлено сохранением наследственных факторов, определяющих устойчивость хищных клещей к высоким температурам.

94(91) 95(92) 96(93) 97(94) 98(95) 99(96) 100(97) 101(98) 102(99) Поколения индивидуального отбора

Рис. 2. Динамика выживаемости фитосейулюса по поколениям отбора в линиях ТИ1 и ТИ2

5. Биологические характеристики селектированных линий фитосейулюса на разных этапах отбора

При проведении селекции важным является вопрос сохранения основных биологических характеристик селектируемых объектов: плодовитости, продолжительности развития и выживаемости. Эти показатели мы периодически оценивали в формируемых на телоустойчивостъ линиях. Одновременно оценивали прожорливость, которая для хищного клеща является основным хозяйственно важным признаком.

5,1. Прожорливость Оценку прожорливости проводили по отношению к фазам личинки и имаго паутинного клеща как при оптимальных для существования данного вида температурных условиях (+24 - 26°С за сутки), так и в условиях повышенной температуры (+41°С экспозиция - 5 или б часов).

Прожорливость при массовой селекции в условиях оптимальных температур оценивали 5 раз (рис. 3).

2 12

т ¡чн —

ШШ 1 I Щ

||§|

щш жЩЗж ЙЙЙИШШ! —

ЩГ'Ш да«»»»)

личинки ТМ

Рис. 3. Среднесуточная прожорливость фитосейулюса, прошедшего массовый отбор на устойчивость к повышенным температурам, по отношению к имаго или личинкам паутинного клеща (обозначения как на рис. 1) В большинстве проведенных тестов достоверных различий по этому признаку между линией ТМ и контролем в отношении личинок или имаго паутинного клеща не наблюдали (рис. 3). В процессе индивидуальной селекции

прожорливость оценивали 4 раза и также не наблюдали достоверных отличий между хищными клещами из селектируемых линий и контрольных (рис. 4).

имаго ТИ имаго К личинки ТИ личинки К

Рис. 4. Среднесуточная прожорливость фитосейулюса, прошедшего индивидуальный отбор на устойчивость к повышенным температурам, по отношению к имаго или личинкам паутинного клеща при оптимальной температуре (обозначения как на рис. 1)

Таким образом, на основании экспериментов по сравнительной оценке прожорливости фитосейулюса в отношении паутинного клеща - как имаго, так и личинок - мы можем заключить, что процесс массовой и индивидуальной селекции хищного клеща и сформировавшиеся в ее результате генетические особенности теплоустойчивых линий при оптимальных температурных условиях не меняют такое важное свойство хищника, как его прожорливость.

При повышенной температуре +41°С и экспозиции 5 часов у самок теплоустойчивых линий фитосейулюса прожорливость достоверно была выше, чем у контрольных самок (рис. 5) в отношении имаго паутинного клеща в 1,9 раза, а в отношении личинок - в 2,0 раза

имаго Т имаго К птинхиТ

Рис. 5. Прожорливость теплоустойчивого фитосейулюса (Т) при питании имаго или личинками паутинного клеща в период обработки повышенной температурой +41°С за 5 часов (другие обозначения как на рис. 1)

При экспозиции 6 часов эти различия повышались в отношении имаго паутинного клеща до 2,5 раза, а в отношении личинок - до 2,7 раза.

5.2. Плодовитость Оценку селектированных на теплоустойчивость линий фитосейулюса по признаку плодовитости мы проводили только при оптимальных температур-

mix условиях (+24°C - 26°C), которые обычно и стараются создать при его массовом разведении для производственных нужд.

Общая динамика плодовитости самок является важным показателем, который необходимо знать при массовом разведении полезных насекомых и клещей. Она определяется как интенсивностью, так и продолжительностью активной откладки яиц самками.

5.2.1. Общая плодовитость и продолжительность откладки яиц Общую плодовитость оценивали для каждой самки индивидуально (рис. 6). Продолжительность откладки яиц самками фитосейулюса (рис. 7) определяется продолжительностью их жизни и сильно коррелирует с их общей плодовитостью (г = 0,84 ± 0,043).

35 -£30

со

¡25

0

"20

п

|15

3

¡=10

1 5

0

с:

1 о

ТИ1

ТИ2

ТМ

ТИ1

ТИ2

Рис. 7. Средняя продолжительность откладки яиц самками фитосейулюса из линий, селектируемых на устойчивость к повышенной температуре и контрольных (обозначения как на рис. I)

контроль

Рис. 6. Средняя плодовитость самок фитосейулюса из линий, селектируемых на устойчивость к повышенной температуре, и контрольных за весь период жизни (обозначения как на рис. 1) Анализируя полученные результаты можно заключить, что при оптимальных температурах и избытке корма общая плодовитость самок фитосейулюса, в основном, определялась продолжительностью их жизни. Селектированные на устойчивость к повышенной температуре линии хищного клеща если и отличаются между собой и от контрольных клещей по показателям общей плодовитости и продолжительность откладки яиц, то незначительно. По результатам оценки 160-ти исследованных самок общая плодовитость составила в среднем 27,4 ± 0,66 яйца, а продолжительность откладки яиц 11,4 ± 0,25 суток, что совпадает с литературными данными (Бегляров, 1979).

5.2,2. Суточная плодовитость По результатам наших наблюдений самки фитосейулюса до гибели откладывали как минимум 1 яйцо в сутки. Максимальное число отложенных за сутки яиц составило 6, но, такие суточные кладки встречались очень редко -6 случаев на 1817 проанализированных.

В пределах повторностей средняя суточная плодовитость, рассчитанная за период жизни самок, варьировала. Более значительные отличия по этому показателю наблюдались между повторностями.

Самки всех линий, которые сохраняли жизнеспособность 11-12 дней, демонстрировали на протяжении этого периода примерно одинаковую сред-

несуточную плодовитость. Она варьировала около величины 2,5 яйца за сутки и в среднем составила 2,44 ± 0,027 яйца. У самок, проживших 13-15 дней, среднесуточная плодовитость несколько снижалась - особенно в линии ТИ2. Это и определило более низкий среднесуточный показатель в данной линии (табл. 4).

Таблица 4. Среднесуточная плодовитость самок (число яиц ± БЕ) линий фито-сейулюса, селектируемых на устойчивость к повышенным температурам, и

контрольной популяции

Линия Повторность 1 Повторность 2 Повторность 3 Всего

ТИ1 2,71±0,124 2,23±0,089 аЬс 2,50+0,085 ёей 2,43+0,056 сёе

ТИ2 2,68+0.120 е^Ъ 2,07±0,071 а 2,38+0,083 Ьс(1 2,31+0,051 Ьс

ТМ 2,76±0,125 яЬ 2,21±0,096 аЬ 2,51±0,078 2,47+0,056 def

контроль 2.95+0.126 Ь 2.24+0.086 аЬс 2.60+0.071 ейг 2.55+0,052 <Ме

Анализируя результаты сравнения плодовитости можно сделать заключение о том, что селектированные на устойчивость к повышенной температуре хищные клещи сохраняют нормальную плодовитость. Следовательно, при селекции удалось избежать вредных последствий инбридинга по этому важному биологическому показателю качества. Если у хищных клещей из линии ТИ2 и была снижена интенсивность откладки яиц, то это снижение незначительно -на 9,5% по сравнению с контролем - и компенсировалось более продолжительным сроком откладки яиц или жизни самок.

5.3. Продолжительность развития и выживаемость Продолжительность развития фитосейулюса мы оценивали количественно, фиксируя интервал времени от откладки яйца до развития из него взрослого клеща следующего поколения. Минимальная продолжительность развития составила четверо суток, а максимальная - семь. На 2—3-ий день из отложенных яиц появлялись нимфы первого возраста, а на 3—4-ый день -нимфы 2-го возраста. На 4-7-ой день появлялись имаго следующего поколения. Средние показатели продолжительности развития хищных клещей из селектированных на устойчивость к повышенной температуре линий фитосейулюса и контрольной популяции представлены в таблице 5.

Таблица 5. Средняя продолжительность развития фитосейулюса (суток + БЕ), из селектируемых на устойчивость к повышенным температурам линий и контрольной популяции при оптимальных температурах (+23°С - +27°С)

Линия

ТИ1

ТИ2

тм

Повторность 1

4,88 ± 0,041 Ьс

4,92 ± 0,036 с

4,74 ± 0,038 а

Повторность 2

5,64 ± 0,035 g

5,53 ± 0,035 е1'

5,86 ± 0,041 Ь

Повторность 3

5,68 ± 0,035 ё

5,66 ± 0,035 ё

5,60 ± 0,034

Все повторности

5,49 ± 0,023 ёе

5,43 ± 0,022 <1

5,44 ± 0,026 а

контроль

4,80 ± 0,039 аЬ

5,79 ± 0,035 Ь

5,62 ± 0,030 Гй

5,47 ± 0,023 с!е

Следует отметить, что выявленная в 1-ой и 2-ой повторностях достоверность различий между вариантами опытов определяется, в основном, относительно большим объемом проанализированного материала. При таких условиях

улавливается даже влияние небольших различий в градиенте температур, возникающих в термостатированном помещении и случайным образом сказывающихся на продолжительности развития у хищных клещей из разных линий.

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа и объединение данных всех повторностей подтвердило это заключение.

Следовательно, в условиях оптимальных температур продолжительность развития хищных клещей как из контрольной популяции, так и из селектируемых линий примерно одинакова, даже в инбредных линиях ТИ1 и ТИ2. Различия, если и существуют, то они статистически недостоверные. Возможно, это является результатом естественного отбора, определяемого методикой проведения экспериментов по отбору хищных клещей на теплоустойчивость.

Сходное заключение сделано и в отношении выживаемости фитосейу-люса на преимагинальных стадиях развития, которая при оптимальных температурных условиях и избытке корма оказалась высокой и в среднем по 3-м повторностям составила: 99,5 ± 0,21% в контроле и 97,8 ± 0,43%, 99,3 ± 0,25%, 99,8 ± 0,13% в линиях ТИ1, ТИ2 и ТМ, соответственно.

6. Оценка пригодности теплоустойчивых линий фитосейулюса для использования в производственных условиях 6.1. Сохранение свойств при прекращении отбора

Важным показателем генетической однородности селектируемой линии по наследственным факторам, определяющим ее специфический признак, является сохранение его при прекращении отбора. Для оценки сохранения признака теплоустойчивости и основных показателей качества хищных клещей в селектируемых нами линиях после 14-ти поколений индивидуального отбора в линии ТИ1 и 12-ти поколений в линии ТИ2 в одной из сублиний отбор прекратили. В течение времени, которое соответствовало 10-ти поколениям индивидуального отбора, хищные клещи размножались массово (как в контрольной популяции). Таким образом были получены линии - ТИ1/М и ТИ2/М. Эксперимент повторили после 47-ого поколения индивидуального отбора на устойчивость к повышенной температуре в линии ТИ1 и 44-ого поколения в линии ТИ2, добавив еще вариант с отводкой из линии ТМ, заложенной после 68-го поколения массового отбора от одной самки. Эту линию обозначили как ТМ/М. Материалом для 3-й повторности этой серии экспериментов послужили хищные клещи из селектированных нами линий, переданные в биолабораторию тепличного комбината ЗАО «Весна - Тихвин» в середине марта 2010 года, и размножавшиеся там для использования в производственных теплицах (см. 6.3). Эту группу хищных клещей обозначили ТП (теплоустойчивая, производственная).

Через 104 дня массового размножения клещи были протестированы на устойчивость к температуре +41°С и экспозиции 5 часов - 1-ая повторность. Оценку выживаемости при температуре +41°С и экспозиции 6 часов из тех же линий фитосейулюса, в сравнении с выживаемостью хищных клещей из постоянно селектируемых линий (ТИ1, ТИ2, ТМ) и контрольной популяции,

провели через 91 день от момента прекращения отбора - 2-ая повторность (табл. 6).

Таблица 6. Выживаемость фитосейулюса, из селектированных на теплоустойчивость линий через 3 месяца после прекращения отбора (температура +41°С)

Линия 1-ая повторность | 2-ая повторность Всего

обработано самок фитосейулюса

всего выжило, %±8Е всего выжило, %±БЕ всего выжило, %+БЕ

ТИ1/М 105 64,7 ± 4,66 Ьс 35 60,0 ± 8,28 Ьс 140 63,6 + 4,07 с

ТИ1 35 68,6 ± 7,85 аЬс 35 71,4 ± 7,63 аЪс 70 70,0 ± 5,48 аЬс

ТИ2/М 105 68,6 ±4,53 аЬс 70 67,1 ± 5,61 аЬс 175 68,0 + 3,53 аЬс

ТИ2 28 82,1 ±7,24 а 28 75,0 + 8,18 аЬс 56 78,6 + 5,48 аЬ

ТМ/М - - 28 64,3 ± 9,06 аЬс 28 64,3 ± 9,06 аЬс

ТМ 105 57,1 ± 4,83 с 105 04,» ± 4,ЬЬ Ьс /11) 61,0 ±3,37 с

контроль 105 14,3 ±3,41 а 98 23,5 + 4,28 с! 203 18,7 ±2,74 а

Результаты показали, что прекращение отбора и массовое размножение отселектированных клещей в течение 3-х месяцев не привело к потере признака теплоустойчивости. Прожорливость (рис. 8) и показатели репродуктивного потенциала остались на уровне постоянно селектируемых.

ТИ1/М ТИ21М ТИ1 ТИ2 ТМ контроль ти1(м ти2/м ТИ1 ти2 ТМ контроль

Рис. 8. Соотношение среднего количества паутинных клещей, съедаемых фитосейулюсом из селектированных на термоустойчивость линии при оптимальных (+24° — +26°С) и повышенной (+41°С) температурах после прекращения отбора и при его продолжении

6.2. Оценка эффективности теплоустойчивых линий фитосейулюса в модельных экспериментах

Модельные эксперименты проводили в оранжереях кафедры биологической защиты растений СПбГАУ в летний период 2008 и в 2009 годов. В двух изолированных боксах оранжереи были выращены растения огурца и искусственно заселены паутинным клещом. В одной из секций выпускали теплоустойчивого фитосейулюса, в другой - обычного. Соотношение хищника и жертвы 1:20.

В опыте 2008 года - примерно через четыре недели после выпуска - се-

лектированный фитосейулюс резко сократил плотность паутинных клещей, а через пять недель полностью их уничтожил (рис. 9А). Численность неселек-тированного фитосейулюса также возрастала, но не интенсивно. В этом варианте полного уничтожения паутинных клещей мы не наблюдали. В опыте 2009 года подавление численности вредителя до уровня, ниже исходного, в варианте с селектированным фитосейулюсом было достигнуто через 4 недели после выпуска, тогда как в варианте с обычным фитосейулюсом - только через 6 недель (рис. 9Б).

---------— - —О— теплоустойчивый К_

1 г V _]

л

60

- теплоустойчивый ■ обычный

21.07

Цаты учетов,

26.06

10.07 17.07 24.07 31.07 Даты учетов, 2009 год

Рис. 9. Динамика численности паутинного клеща на листьях огурца сорта «Турнир» при выпуске термоустойчивого и обычного фитосейулюса (оранжерея кафедры, биологической зашиты растений СПбГАУ; А — опыт 2008, Б — 2009 годов) Результаты модельных экспериментов показали, что фитосейулюс из селектированных на теплоустойчивость линий быстрее адаптировался, начинал интенсивнее размножаться, сдерживать развитие паутинного клеща и приводить к снижению численности вредителя. Полученные результаты позволили испытать теплоустойчивые линии в производственных условиях.

6.3, Испытание селектированных линий фитосейулюса в производственных условиях В 2010 году мы провели сравнительные испытания эффективности селектируемых на теплоустойчивость линий фитосейулюса с используемым в хозяйстве ЗАО «Весна - Тихвин» (Ленинградская область) хищным клещом.

Как видно из рисунка 1ОА, в обоих случаях был получен эффект подавления численности паутинного клеща с помощью данного биологического агента. Так, на 4-й день после выпуска фитосейулюса количество паутинного клеща уменьшилось в обоих вариантах, но в варианте, с теплоустойчивым фитосейулюсом - значительно сильнее. Более существенное и достоверное снижение плотности паутинного клеща - произошло за последующие 3 дня. Уже на 7-ой день после выпуска в варианте с теплоустойчивым фитосейулюсом отмечали в 2 раза больше хищных клещей на лист огурца, чем в контрольном варианте (рис. 10Б). При этом плотность популяции паутинного

клеща выровнялась, несмотря на исходное 2-кратное преобладание вредителя в опытном варианте.

Ж «5 7Л М. ИЬ ™ «Л О J--Г--------1----'-->

<05 7.05. 51.05. N05 17.16. 2105. 25(6 Даты учетов (2010) Даты учетов (2010)

Рис К) Динамика плотности паутинного (А) и хищного (Б) клещей в верхнем ярусе огурца сорта «Медиа» при выпуске селектированных на теплоустойчивость линий и местной популяции фитоеейулюса (ЗАО «Весна — Тихвин» 2010 г.)

Результаты 3-й повторности показали, что это справедливо и в отношении отселектированных нами линий фитосейулюса при размножении в производственных условиях, по крайней мере, в течение 8-ми месяцев, что, на наш взгляд позволяет назвать их породами.

Выводы

1. Путем массовой селекции фитосейулюса создана теплоустойчивая линия (ТМ), прошедшая более 100 поколений отбора, стабильно наследующая этот признак и существенно превосходящая по выживаемости в условиях повышенных температур используемые в тепличных хозяйствах популяции этого хищного клеща.

2. Показано, что на ранних этапах селекции на устойчивость к повышенным температурам перерывы в массовом отборе существенно снижают эффективность селекционного процесса. Массовый прерывистый отбор позволяет создавать линии хищного клеща фитосейулюса, стабильно наследующие признак теплоустойчивости, только спустя большое число поколений (в нашем случае более 60-ти) и уменьшая интервалы между поколениями отбора.

3. Впервые разработана методика семейного выкармливания хищного клеща фитосейулюса на паутинном клеще, позволяющая осуществлять его инбредное разведение при гарантированном скрещивании братьев и сестер.

4. После 53-х поколений массовой прерывистой селекции из линии ТМ методом индивидуального отбора при жестком инбредном разведении (скрещивания брат х сестра) и постоянном отборе при повышенных температурах получены 2 линии фитосейулюса (ТИ1 и ТИ2), демонстрирующие повышенную устойчивость к высоким температурам и стабильное наследова-

ние этого признака в поколениях.

5. Уровень прожорливости теплоустойчивых линий фитосейулюса в отношении паутинного клеща при оптимальных температурных условиях содержания хищника и жертвы не изменился.

6. Установлено, что при повышенной температуре +4ГС и экспозиции 5 часов у самок теплоустойчивых линий фитосейулюса прожорливость выше, чем у контрольных самок в отношении имаго паутинного клеща в 1,9 раза, а в отношении личинок - в 2,0 раза. При экспозиции 6 часов эти различия повышаются в отношении имаго паутинного клеща до 2,5 раза, а в отношении личинок - до 2,7 раза.

7. Различия по общей плодовитости, продолжительности откладки яиц и продолжительности развития между отселектированными линиями хищного клеща фитосейулюса ТМ, ТИ1 и ТИ2 и клещами из контрольной популяции не проявились.

На преимагинальных стадиях развития линий ТИ1 отмечено снижение выживаемости хищных клещей по сравнению с контрольной популяции на 1,7%, что в практическом отношении не имеет значения.

8. Массовое размножение отселектированных линий фитосейулюса в течение 8-ми месяцев в производственных условиях показало, что хищные клещи сохранили свойство теплоустойчивости; это позволило рекомендовать их для использования в практике биологической защиты растений от паутинного клеща в теплицах.

9. В модельных экспериментах в оранжереях, проведенных в течение 2-х лет, установлено, что численность теплоустойчивого хищного клеща в верхнем и среднем ярусах огурца при исходном соотношении хищник и жертва 1 : 20 увеличивалась в несколько раз быстрее, чем численность неселектиро-ванного клеща.

Степень проявления преимуществ теплоустойчивых линий зависит от температурных условий и интервала времени после выпусков.

10. В производственных условиях ЗАО «Весна-Тихвин» при выпуске фитосейулюса в соотношении 1:10 хищные клещи из отселектированных линий быстрее подавляли численность паутинного клеща. На 7 день после выпуска в варианте с теплоустойчивым клещом наблюдалось в 2 раза больше хищных клещей на лист, чем в контрольном варианте. Плотность в сравниваемых вариантах выровнялась, несмотря на исходное двукратное преимущество вредителя в контрольном варианте.

Практические рекомендации Выделенные теплоустойчивые линии фитосейулюса рекомендуется использовать в практике зашиты выращиваемых в теплицах растений от паутинного клеща, особенно при повышенных температурах.

Разработанные методические приемы селекции фитосейулюса на теплоустойчивость могут быть использованы при селекции этого хищного клеща по другим практически значимым признакам, а также при селекции других видов полезных клещей.

Публикации из перечня российских рецензируемых научных журналов

1. Анисимов, А.И. Эффективность амблисейуса зависит от видовой чистоты биоматериала / А.И. Анисимов, С.А. Доброхотов, Л.Г. Максимова // Защита и карантин растений. - 2004. - № 11. - С. 24-25.

2. Анисимов, А.И. Динамика ответов на отбор хищного клеща -Phytoseiulus persimilis Ath.-Henr. при индивидуальном разведении // А.И. Анисимов, Л.Г. Максимова // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2008 . - № 8. - С. 29-30.

3. Доброхотов, С.А. На пути к органическому земледелию / С.А. Доброхотов, А.И. Анисимов, H.A. Белякова, Л.Г. Максимова, Г.О. Орлова // Защита и карантин растений. — 2011. — № 12. — С. 19—23.

Публикации в других изданиях

4. Максимова, Л.Г. Начальный этап селекции хищного клеща Phytoseiulus persimilis на устойчивость к повышенной температуре / Л.Г. Максимова, А.И. Анисимов // Фитосанитарное оздоровление экосистем: материалы П Всерос. съезда по защите растений. Т. 2, (Санкт-Петербург, 5-10 дек. 2005 г.). - СПб: Всерос. НИИ защиты растений, 2005. - С. 82-84.

5. Анисимов, A .PI. Оценка прожорливости хищного клеща фитосейулюса, селектированного на устойчивость к повышенной температуре / А.И. Анисимов, Л.Г. Максимова // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования: сб. науч. тр. СПбГАУ, 2007. Ч. I. - СПб, 2007. - С. 151-157.

6. Анисимов, А.И. Массовая селекция хищного клеща Phytoseiulus persimilis на устойчивость к повышенной температуре / А.И. Анисимов, Л.Г. Максимова // Информ. бюл. ВПРС МОББ. - 2007. - № 38. - С. 19-23.

7. Максимова, Л.Г. Выделение линии хищного клеща Phytoseiulus persimilis Athias-Henriot, устойчивой к повышенной температуре / Л.Г. Максимова, А.И. Анисимов // Достижения энтомологии на службе агропромышленного комплекса, лесного хозяйства и медицины: тез. докл. ХП1 съезда РЭО, (Краснодар, 9-15 сент. 2007 г.). - Краснодар, - 2007. - С. 126-127.

8. Anisimov, A.I. Selection of predatory mite Phytoseiulus persimilis A.-H. by resistance to high temperature / A.I. Anisimov, L.G. Maksimova // 5th international scientific conference of Iran and Russia on agricultural development problems: heads of reports (Saint Petersburg, October 8-9, 2009). - Saint Petersburg, -2009.-P. 126-128.

9. Анисимов, А.И. Селекция хищного клеща Phytoseiulus persimilis A.-H. на устойчивость к повышенной температуре / А.И. Анисимов, Л.Г. Максимова // V Международная научная конференция Ирана и России по проблемам развития сельского хозяйства: тез. докл. - СПб: СПбГАУ, 2009. - С. 128-129.

10. Анисимов, А.И. Индивидуальная селекция хищного клеща Phytoseiulus persimilis Ath.-Henr. на устойчивость к повышенной температуре / А.И. Анисимов, Л.Г. Максимова // Защита растений в условиях закрытого грунта: перспективы XXI века: информ. бюл. ВПРС / МОББ. - Минск: Несвиж, 2010. -С. 18-25.

11. Максимова, Л.Г. Индивидуальное семейное разведение хищного клеща Phytoseiulus persimilis Ath.-Henr. / Л.Г. Максимова // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования: сб. науч. тр. СПбГАУ. - СПб, 2010.-С. 75-77.

12. Лебедева, Д.В. Этап индивидуального отбора на устойчивость к температурам +43 и +42°С в линии ТИ2 хищного клеща Phytoseiulus persimilis / Д.В. Лебедева, Л.Г. Максимова, А.И. Анисимов // Вестн. студ. науч. о-ва СПбГАУ. - СПб, 2011. - С. 180-185.

13. Анисимов, А.И. Испытание термоустойчивых линий хищного клеща фи-тосейулюса в производственных условиях / А.И. Анисимов, Л.Г. Максимова // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования: сб. науч. тр. СПбГАУ. - СПб, 2012. - С. 108-111.

14. Анисимов, А.И. Термоустойчивые линии фитосейулгоса - Phytoseiulus persimilis А.-Н. (Mesostigmata, Phytoseiidae) для борьбы с паутинным клещом - Tetranychus urticae Koch (Trombidiformes, Tetranychidae) в теплицах / А.И. Анисимов, Л.Г. Максимова // Материалы XIV съезда Рус. энтомол. о-ва. - ( Санкт-Петербург, 27 августа - 1 сентября 2012 г.). - СПб, 2012. - С. 23.

Подписано в печать 20.05.2013 Формат 60x90 'Да Печать трафаретная. 1,0 усл. печ. л. Тираж 100 экз.

Заказ № 13/05/19_

Отпечатано с оригинал-макета заказчика в «Центр оперативной технической поддержки» в СПбГАУ Санкт-Петербург-Пушкин, Академический пр., д.31,ауд. 715

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Максимова, Людмила Геннадьевна, Санкт-Петербург-Пушкин

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФГБОУ ВПО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт агротехнологий, почвоведения и экологии

04201"ЧЯЯ14 тт

На правах рукописи

МАКСИМОВА Людмила Геннадьевна

Селекция хищного клеща фитосейулюса на устойчивость к повышенным температурам

Специальность: 06.01.07 - защита растений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор А.И. Анисимов

Санкт-Петербург - Пушкин 2013

Оглавление

Введение..............................................................................................................................................4

1. Обзор литературы......................................................................................................................8

1.1. Морфологические и биологические особенности хищного клеща фитосейулюса............................................................................................................................8

1.2. Экологические особенности хищного клеща фитосейулюса..............13

1.3. Селекция членистоногих с помощью массового отбора........................17

1.4. Селекция членистоногих с помощью индивидуального отбора... 27

2. Материалы и методы исследования..................................................................................34

2.1. Разведение фитосейулюса..................................................................................................34

2.2. Массовый отбор..........................................................................................................................35

2.3. Индивидуальный отбор........................................................................................................37

2.4. Биологические характеристики....................................................................................38

2.4.1. Прожорливость..............................................................................................................................38

2.4.2. Плодовитость, выживаемость и длительность развития........................39

2.5. Эффективность борьбы с паутинным клещом..................................................40

2.5.1 Модельные эксперименты..................... ......................................................40

2.5.2. Испытание в производственных условиях............................................................40

2.6. Обобщение и анализ результатов................................................................................41

3 Массовая селекция фитосейулюса на устойчивость к повышенным температурам............................................................................................................................42

3.1. Подбор исходного материала и температурных режимов для начала селекции..................................................................................................................................42

3.2. Выживаемость фитосейулюса на отдельных этапах селекции.... 45

3.2.1. Отбор при температуре+39°С и экспозиции 6 часов..................................45

3.2.2. Отбор при температуре+40°С........................................................................................47

3.2.3. Отбор при температуре+41 °С,+42°С,+43°С ..................................................49

4. Селекция фитосейулюса на устойчивость к повышенным температурам при инбредном разведении............................................................63

4.1. Выживаемость имаго фитосейулюса на начальных этапах ин-бредного разведения и индивидуального отбора при повышенных температурах......................................................................................................................63

4.2. Выживаемость фитосейулюса в поколениях индивидуального отбора при температуре +41°С и экспозиции 5 часов..............................71

4.3. Выживаемость фитосейулюса в поколениях индивидуального отбора при температуре +41°С и экспозиции 6 часов............................76

4.4. Выживаемость фитосейулюса в поколениях индивидуального отбора при температуре +42°С ....................................................................................79

4.5. Выживаемость фитосейулюса в поколениях индивидуального отбора при температуре+42°С ....................................................................................81

4.6. Выживаемость фитосейулюса на этапе возвращения к индивидуальному отбору с помощью температуреы+42°С....................................86

5. Биологические характеристики отселектированных линий фитосейулюса на разных этапах отбора............................................................................92

5. Биологические характеристики отселектированных линий фито-сейулюса на разных этапах отбора............................................................................92

5.1. Прожорливость..............................................................................................................................93

5.1.1. Прожорливость фитосейулюса при оптимальных температурах.. 93

5.1.2. Прожорливость фитосейулюса при повышенной температуре.... 102

5.2. Плодовитость............................................................................................................................................106

5.2.1. Общая плодовитость................................................................................................................107

5.2.2. Продолжительность откладки яиц..............................................................................109

5.2.3. Суточная плодовитость..........................................................................................................113

5.3. Продолжительность развития........................................................................................120

5.4. Выживаемость на преимагинальных фазах развития..............................125

6. Оценка пригодности теплоустойчивых линий фитосейулюса для использования в производственных условиях................................................129

6.1. Сохранение свойств отселектированных линий при прекращении отбора..........................................................................................................................................129

6.1.1. Выживаемость при высокой температуре............................................................129

6.1.2. Прожорливость..............................................................................................................................133

6.1.3. Репродуктивный потенциал................................................................................................136

6.2. Оценка эффективности теплоустойчивых линий фитосейулюса

в модельных экспериментах..............................................................................................137

6.3. Испытание отселектированных линий фитосейулюса в производственных условиях............................................................................................................145

Выводы................................................................................................................................................149

Практические рекомендации............................................................................................151

Список литературы..................................................................................................................152

Приложение....................................................................................................................................174

ВВЕДЕНИЕ

Получение высоких урожаев и снижение себестоимости овощей в теплицах невозможно без защиты растений от вредителей и болезней. Ежегодно большой ущерб овощным культурам во всех зонах возделывания наносят белокрылка, паутинный клещ, различные виды тлей, трипсы.

Стабильность режимов в теплицах создает благоприятные условия для развития вредных членистоногих и фитопатогенных микроорганизмов. При этом недобор урожая может достигать 25-40 % и более. В частности, возделывание культуры огурца в защищенном грунте практически невозможно без постоянной борьбы с паутинным клещом. Применение биологических средств для этих целей безопасно экологически, позволяет получать высококачественную продукцию и улучшить санитарно-гигиенические условия труда работников тепличных хозяйств. Поэтому биологический метод борьбы с вредными членистоногими, особенно в тепличных хозяйствах, привлекает все большее внимание.

Тем не менее, развитие биометода тормозится рядом причин, среди которых не последнее место занимает несовпадение температурных границ устойчивости и температурных оптимумов развития между паразитами и хищниками с одной стороны, и их хозяевами - с другой (Ворошилов, 1979а,б).

Большинство исследователей, изучавших влияние абиотических факторов на биологические функции насекомых и клещей, считают, что самое значительное влияние оказывают температура и влажность воздуха (Аксютова, Головкина, 1989).

Самый разработанный прием биологической защиты растений от паутинного клеща в теплицах - использование хищного клеща фитосейулюса (РИуШешШз рег-л7/ш/« АЖ. - Непг.). Этот хищник отличается сравнительной простотой разведения и высокой биологической эффективностью в ограничении численности вредителя. По методике, предложенной Г.А. Бегляровым (1968, 19766), фитосейулюса начинают применять уже в рассадный период и наиболее интенсивно используют в частности, в Северо-Западной зоне России до конца мая. Этот период вегетации наиболее бла-

гоприятен для развития акарифага (оптимальные экологические условия в теплицах, не используются пестициды И.Т.Д.).

Начиная с мая, а в южных регионах России значительно раньше, и в последующие месяцы, температура воздуха в теплицах устанавливается около +35° С градусов и часто поднимается до +40 - +45°С (Кретов, 1985). В этих условиях фи-тосейулюс не может активно развиваться, сокращается выход личинок из яиц (Ущеков, Бегляров, 1968), вследствие изменения жизненных функций снижается эффективность хищника (Петрова, 1972).

В то же время условия повышенной температуры благоприятны для развития паутинного клеща (Ильичева, 1973; Кустова и др., 1978), самки которого концентрируются на верхних молодых листьях (Адашкевич, Кольцов, 1975, Василевский, 1978). Фитосейулюс в это время сосредотачивается на нижних и средних частях вегетирующих растений, что позволяет вредителю беспрепятственно размножаться (Плотников, 1977). Это вызывает необходимость даже при достаточном количестве хищника проводить акарицидные обработки. В этот же период складываются благоприятные условия для развития других вредителей и болезней, в борьбе с которыми применяются искореняющие опрыскивания пестицидами.

Селекция полезных членистоногих имеет большие перспективы как направление интенсификации биометода путем повышения эффективности энтомофагов в борьбе с вредителями растений за счет улучшения их биологических характеристик (Анисимов, 1986; Лежнева, Анисимов, 1991). Это справедливо, в частности, и в отношении хищных клещей (Ворошилов, 1979а,б; Зверева, 1990).

Как было сказано выше, ограничивающим фактором в практике использования фитосейулюса в теплицах являлось его чувствительность к повышенной температуре. В связи с этим целью данной работы являлось выведение теплоустойчивой формы, линии, а затем и породы хищного клеща фитосейулюса путем отбора.

Паутинные клещи на многих культурах защищенного грунта, а особенно на огурцах, по своей значимости и причиняемому растениям ущербу занимают первое место в ряду наиболее опасных вредителей (Корнилов, 1967, Войтенко, 1972).

Использование хищного клеща фитосейулюса для биологической борьбы с паутинными клещами на огурцах оправдывает себя как эффективное и экономически выгодное мероприятие. Однако в некоторых ситуациях, например, при несвоевременном выявлении паутинных клещей и запоздалом выпуске фитосейулюса, при дефиците хищника или же при снижении его эффективности в силу изменения экологической обстановки численность вредителей может возрастать и достигать критического уровня, опасного для урожая (Елохин и др.,1972;Петрова, и др., 1989).

Устойчивость фитосейулюса к длительному воздействию повышенных температур (выше +35°С) в целом невысока. Результатом этого является снижение эффективности акарифага уже при +30 - +32°С или при кратковременном воздействии более высокой температуры. Такие условия могут возникать в верхнем ярусе культуры огурца в производственных теплицах, и особенно часто создаются в весеннее-летний период. Это приводит к резкому снижению эффективности фитосейулюса. С связи с этим уже в течение 30 лет ученые пытались создать теплоустойчивые линии этого вида хищного клеща селекционными методами (Ворошилов, Лежнева, 1978; 1981; Ворошилов Н.В., 1979 а,б; Зверева, 1989).

Н.В. Ворошилову (1979 б) удалось методом массовой прерывистой селекции вывести теплоустойчивую линию фитосейулюса, однако в ней без отбора в течение нескольких поколений происходило снижение теплоустойчивости.

По нашему мнению, это связано, вероятно, с сохраняющейся высокой генетической гетерогенностью селектируемой линии хищных клещей. Причин этого процесса может быть несколько. Во-первых, выживающие при высокой температуре клещи могут отличаться по комплексам наследственных факторов, определяющих данный признак. При их скрещивании гены перекомбинируются, а отобранные генетические комплексы разрушаются. Во-вторых, имеющие преимущество при повышенной температуре клещи с генотипами, определяющими теплоустойчивость, могут оказаться менее жизнеспособными по сравнению с обычными при обычной температуре разведения. В-третьих, в селектируемой популяции случайно сохраняются и отдельные неустойчивые генотипы.

Для решения подобных проблем в практике выведения животных используется переход на отбор и инбредное разведение при индивидуальном методе селекции.

Поэтому для получения линии хищного клеща фитосейулюса, гомозиготной по наследственным факторам, определяющим признак теплоустойчивости, мы решали следующие задачи:

подбор исходного материала и проведение массовой прерывистой селекции фитосейулюса на устойчивость к повышенным температурам; отработка методики индивидуального отбора и инбредного (внутрисемейного) разведения хищного клеща фитосейулюса;

проведение индивидуальной семейной селекции фитосейулюса по признаку выживаемости при повышенных температурах;

оценка и анализ влияния отдельных этапов селекции на выживаемость фитосейулюса, его репродуктивный потенциал и изменение признака прожорливости в селектируемых линиях;

проверка эффективности отселектированных линий хищного клеща в борьбе с паутинным клещом на культуре огурца в условиях защищенного грунта.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Морфологические и биологические особенности хищного

клеща фитосейулюса

Фитосейулюс {Phytoseiulus persimilis А.-Н.) является узкоспециализированным видом-монофагом, отличающимся высокой поисковой способностью и быстрыми темпами развития, уничтожает как устойчивые, так и чувствительные к пестицидам формы паутинного клеща (Tetranychus urticae Koch.), эффективен при низкой численности вредителя. В качестве корма хищник использует подвижные фазы паутинного клеща и яйца диапаузирующих самок вредителя (Метревели, 1977; Бегляров., Теплякова, 1985; Бондаренко, 1986; Чалков, 1986;).

Известно свыше 500 видов фитосейид мировой фауны, большинство из которых обитают на зелёных, преимущественно древесных и кустарниковых растениях (Бегляров, 1971). Фитосейулюс - тропический вид, поэтому в условиях защищенного грунта он развивается круглый год без диапаузы (Бегляров, 1968; Бегляров, Чекметов, 1978; Акимов, Колодочка, 1991)

Фитосейулюс был собран а Алжире на розе, фасоли и персике в колониях паутинных клещей и описан в 1957 году.

Позднее был описан Ph. riegelt, собранный на водяном гиацинте в оранжерее в Чили (Kennet, Caltagirone, 1968).

Как было выяснено, в онтогенезе клещи проходят фазы яйца, личинки, про-то- и дейтонимфы, взрослой особи - самки и самца. Размножение происходит лишь после копуляции самок с самцами. Спаривание начинается после последней линьки. Через 1-2 суток после копуляции оплодотворенные самки откладывают довольно крупные по отношению к размерам тела одиночные яйца среди колоний вредителей, прикрепляя их к тенетам паутины или непосредственно к поверхности листа. Яйца хищника легко отличаются от яиц паутинных клещей овальной формой, желтовато-оранжевой окраской и более крупными размерами. (Бондаренко, 1986).

При откладке яйцо может слегка приклеиться к поверхности субстрата за счет быстро подсыхающего секрета, покрывающего оболочку яйца при прохождении его через выводящие половые пути самки. На последних фазах развития эмбриона отчетливо видны конечности личинки, заканчивающей формирование. Эмбриональное развитие завершается отрождением шестиногой личинки. Четвертая пара ее ног в виде зачатков скрыта под кутикулой и не функционирует.

Процессы эмбриогенеза занимают половину времени всего онтогенеза. Вышедшая из-под яйцевой оболочки личинка фитосейулюса не имеет принципиальных отличий во внутренней организации от следующей стадии - протонимфы, за исключением степени развития отдельных систем органов, в том числе и степени развития последней пары ходильных конечностей, которые у личинки несколько недоразвиты и скрыты под личиночной кутикулой. Личинка по своему онтогенетическому уровню соответствует скорее первой нимфальной стадии, а развитие собственно личиночной фазы смещается в эмбриогенез. У личинки достаточно развит ротовой аппарат, однако отродившиеся из яиц личинки не питаются, пополняя энергетические ресурсы за счёт эмбрионального желтка (Ястребцов,1991).

Личинка малоподвижна и не удаляется от пустой скорлупы покинутого яйца. Через сравнительно короткое время она переходит в состояние предлиночного покоя, который завершается линькой. Однако потревоженная покоящаяся личинка способна быстро передвигаться. После первой линьки появляется восьминогая протонимфа - нимфа 1 -го возраста. Протонимфа активно отыскивает пищу и довольно подвижна. Это первая питающаяся фаза в развитии клеща. Питается, в основном, яйцами вредителя, потребляя за период развития - одни сутки - 5-7 шт. По характеру питания протонимфа мало отличается от взрослых клещей и дейто-нимфы (Бегляров,19766).

Линька протонимфы в дейторимфу возможна лишь после получения первого вполне определенного количества пищи. Закончив питание, протонимфа линяет и превращается