Введение к работе
Членистоногие являются самыми многочисленными и широко распространенными среди представителей царства животных. Количество их видов по всему миру оценивается в пределах 4-6 млн. И хотя лишь небольшая часть членистоногих классифицируется как вредители, именно они наносят наибольший вред, уничтожая около 18 % мирового годового производства сельскохозяйственных культур, и способствуют потере почти 20 % запасов зерна. Ежегодный ущерб, причиненный ими, составляет около 100 млрд. долларов США. Некоторые культуры (виноград, хлопчатник, рис, многие овощные) вообще не удается возделывать без применения пестицидов. Однако из-за использования агрохимикатов с узконаправленным действием, главным образом на нервную систему, членистоногие были поставлены под сильное давление направленного отбора, что привело к широкому распространению устойчивости к пестицидам среди их популяций. На сегодняшний день резистентность у насекомых проявляется ко всем химическим классам инсектицидов, а также к микробным препаратам и регуляторам роста насекомых.
В связи с этим в развитых странах предпринимаются попытки ввести альтернативные системы земледелия, предусматривающие сокращение внесения минеральных удобрений и замену традиционных пестицидов на биологические средства защиты растений. У насекомых есть много природных врагов - это различные хищники, а также патогенные организмы, к которым относятся нематоды, бактерии, грибы и вирусы. Применение этих микроорганизмов в качестве микробных пестицидов может эффективно подавлять популяции насекомых-вредителей.
Наиболее привлекательными среди биопестицидов являются препараты на основе бакуловирусов. Ввиду особенностей своего жизненного цикла бакуловирусы обладают достаточной устойчивостью и могут существовать вне организма насекомого длительное время (до нескольких лет). Их
специфичность часто ограничивается только одним видом насекомых, и они абсолютно безопасны для людей и животных.
Однако из-за медленного проявления эффекта действия бакуловирусов (в случае использования химических инсектицидов эффект проявляется быстро) основные пользователи рассматривают их как неэффективные, поскольку в первые 3-Ю суток инфицированные гусеницы продолжают питаться и наносить ущерб. В настоящее время это отношение изменилось, и в качестве долговременной защиты сельскохозяйственных культур от вредителей все больше начинают применять именно бакуловирусные препараты. Для более активного развития этого вида биопестицидов необходимо повысить устойчивость вирусного агента в естественной среде и разработать эффективную технологию его производства.
Цели и задачи исследования
Целью настоящей работы являлась разработка бакуловирусных энтомопатогенных препаратов для повышения эффективности контроля численности хлопковой совки {Heliothis armigera Hbn.) и непарного шелкопряда (Lymantria dispar L.).
В процессе работы решались следующие задачи:
-
Выделение природных изолятов вирусов ядерного полиэдроза (ВЯП) НШ и ВЯП ХС, проведение с ними селекционной работы с целью получения вирусных штаммов и создания на их основе энтомопатогенных препаратов.
-
Разработка композиции рабочего раствора для бакуловирусных инсектицидов, повышающей их устойчивость к УФ-излучению.
-
Создание препарата для борьбы с хлопковой совкой на основе ВЯП и разработка технологии его производства.
-
Определение путей горизонтальной передачи вирусной инфекции внутри популяции гусениц.
-
Оценка эффективности бакуловирусных препаратов против непарного шелкопряда и хлопковой совки в условиях полевых испытаний.
Научная новизна и практическая значимость работы
Получены и запатентованы новые штаммы бакуловирусов, высокопатогенные для вредителей сельского и лесного хозяйства.
Разработана новая композиция рабочего раствора для бакуловирусных препаратов, содержащая альгинат натрия, аскорбиновую кислоту, бычий сывороточный альбумин и хлорид кальция, значительно повышающая их устойчивость к УФ-облучению.
Создан и запатентован новый бакуловирусный препарат для борьбы с хлопковой совкой ВИРИН ХСК.
Впервые показаны пути горизонтального распространения инфекции ВЯП и необходимость искусственного внесения бакуловирусов в экосистемы для регуляции численности насекомых-вредителей.
Обоснована целесообразность применения высокопатогенных вирусных штаммов ВЯП НШ 2-85 и ВЯП ХС-17 для контроля численности непарного шелкопряда и хлопковой совки, соответственно.
Разработаны технические условия и новая технология производства препарата ВИРИН ХСК.
Проведены государственные полевые испытания препарата ВИРИН ХСК в республике Узбекистан, по результатам которых, в соответствии с «Положением о регистрационных испытаниях и регистрации пестицидов, агрохимбиопрепаратов и минеральных удобрений в Республике Узбекистан», на данный препарат получено регистрационное свидетельство № 1 А 123.
Практическая значимость данной работы: получены высокопатогенные вирусные штаммы, которые при использовании разработанной нами рецептурной формы рабочего раствора сохраняют свою эффективность в полевых условиях в течение длительного времени, что, в свою очередь, устраняет необходимость многократной обработки защищаемых культур. В настоящее время на основе разработанной технологии ведутся проектные работы по созданию опытного производства препарата ВИРИН ХСК.
Положения, выносимые на защиту
Метод массового отбора позволяет получить штаммы ВЯП, обладающие высокой биологической активностью, и поддерживать их высокую патогенность для целевых насекомых. Применение этого метода наряду с контролем биологической активности используемого штамма ВЯП является важнейшим элементом производства препаратов на основе бакуловирусов.
Устойчивость ВЯП к УФ-излучению можно значительно повысить, используя композицию рабочего раствора, содержащую альгинат натрия, БСА, хлорид кальция и аскорбиновую кислоту.
Бакуловирусная инфекция способна передаваться от больных гусениц к здоровым, и жизнеспособность последних существенно зависит от степени их контакта с больными гусеницами.
Препарат ВИРИН-НШ на основе ВЯП НШ-2-85 обладает высокой биологической эффективностью и способен конкурировать с химическими инсектицидами.
Экологически безопасный препарат ВИРИН ХСК, созданный на основе штамма ВЯПХС-17, превосходит по своим защитным и экономическим свойствам химические и биосинтетические инсектициды, применяющиеся для подавления численности хлопковой совки (Heliothis armigera Hbn.) на хлопковых полях.
Публикации и апробация работы
По материалам диссертации опубликованы 6 статей, из них 5 в журналах списка, рекомендованного ВАК, получено 5 патентов на изобретения. Результаты работы были представлены на 7 научных конференциях:
Отраслевое совещание «Биологические и технологические проблемы создания вирусных препаратов для интегрированной защиты растений», Кольцово, Новосиб. обл., 26-29 сент. 1989 г.; Международная научно-практическая конференция «Производство и применение биологических средств защиты растений от вредителей и болезней», Одесса, 12-16 сент. 1994 г.; Proceedings of the international conference: «Achievements of
biotechnology for the future of mankind», Samarkand, June 11-14, 2001;
Международная научно-практическая конференция «Биология
микроорганизмов и их научно-практическое использование», Иркутск, 27-28 окт. 2004 г.; Международная научно-практическая конференция «Технологии создания биологических средств защиты растений на основе энтомофагов, энтомопатогенов, микробов-антагонистов и применения их в открытом и закрытом грунтах», Краснодар, 20-22 сент. 2006 г.; 28th Pakistan congress of Zoology, Faisalabad, Pakistan, March 18-20, 2008; Международная научно-практическая конференция «Интегрированная защита растений: стратерия и тактика», Минск, 5-8 июля 2011 г.
Объём и структура диссертации
Диссертация изложена на 131 странице машинописного текста, содержит 9 рисунков 23 таблицы. Состоит из введения, обзора литературы, 7 глав результатов и обсуждения, выводов и списка литературы, содержащего 81 отечественных и 114 иностранных источников, и приложения.
Личный вклад автора
Получение штаммов энтомопатогенных ВЯП НШ и ХС, разработка технических условий выполнены лично автором. Лабораторный регламент производства препарата ВИРИН ХСК разработан автором при участии научного руководителя Трошковой Г.П. Рецептурная форма рабочего раствора препарата создана совместно с сотрудниками отдела «Коллекция культур микроорганизмов» ГНЦ ВБ «Вектор». Деляночные эксперименты и полевые испытания препаратов ВИРИН НШ и ВИРИН ХСК проведены автором совместно с сотрудниками НИИСиЭЖ СО РАН, ЗАО «Алтайвитамины» г. Бийск, Института Защиты растений и Института Зоологии АН республики Узбекистан. Исследования микроструктуры вирусов были выполнены в отделе микроскопических исследований ГНЦ ВБ «Вектор» при участии автора в подготовке образцов.
