Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема резистентности насекомых и клещей к инсектицидам и акарицидам . 8
1.1 Резистентность членистоногих к инсектицидам различных химических классов. 8
1.2 Кросс-резистентность членистоногих к инсектицидам и акарицидам. 16
1.3. Физиолого-биохимические механизмы детерминации резистентности в популяциях членистоногих . 21
1.4. Пути преодоления резистентности. 31
Глава 2. Материалы и методы исследования. 39
2.1. Характеристика инсектицидов, использованных в опытах. 39
2.1.1. Хлорорганические соединения. 39
2.1.2. Фосфорорганические соединения. 40
2.1.3. Пиретроиды. 42
2.1.4. Производные бензилфенилмочевины. 48
2.2. Комнатная муха как модельный объект исследования. 49
2.2.1. Биология комнатной мухи. 49
2.2.2. Разведение комнатной мухи в лабораторных условиях. 51
2.3. Методы токсикологических исследований. 51
2.3.1. Методика проведения селекции 51
2.3.2. Определение показателей резистентности комнатной мухи и кросс-резистентности к хлорорганическим, фосфорорганическим и пиретроидным инсектицидам. 52
2.3.3. Определение показателей резистентности и кросс-резистентности к ингибиторам синтеза хитина. 52
2.4. Методы проведения биохимических исследований. 53
2.4.1. Получение микросомальной и постмикросомальной фракции имаго комнатной мухи. 53
2.4.2. Определение активности микросомальных монооксигеназ. 54
2.4.3. Определение количества цитохрома Р-450. 54
2.4.4. Определение активности глутатион-Б-трансфераз. 55
2.4.5. Определение активности неспецифических эстераз. 55
2.4.6. Проведение электрофореза неспецифических эстераз. 55
2.5. Математическая обработка результатов. 56
Глава 3. Динамика формирования резистентности комнатной мухи к инсектицидам из разных химических классов . 57
3.1. Чувствительность исходной линии комнатной мухи к исследуемым инсектицидам. 57
3.2. Скорость формирования резистентности к фосфорорганическим соединениям . 58
3.3. Скорость формирования резистентности к пиретроидам. 63
3.4. Скорость формирования резистентности к ингибиторам синтеза хитина. 68
3.5. Влияние обработок инсектицидами на массу имаго комнатных мух . 71
Глава 4. Сравнительная активность основных групп детоксицирующих ферментов в резистентных к инсектицидам линиях комнатной мухи . 76
4.1. Активность основных групп ферментов детоксикации у чувствительной линии комнатной мухи. 76
4.2. Активность ферментов детоксикации ФОС-селектированных линий комнатной мухи. 77
4.3. Активность ферментов детоксикации пиретроид-селектированных линий комнатной мухи. 80
4.4. Активность ферментов детоксикации линии комнатной мухи, селектированной ингибитором синтеза хитина. 84
4.5. Электрофоретический спектр неспецифических эстераз у селектированных линий комнатной мухи. 90
Глава 5. Кросс-резистентность селектированных линий комнатной мухи к инсектицидам различных классов. 96
5.1. Кросс-резистентность селектированных линий комнатной мухи к хлорорганическим и фосфорорганическим соединениям. 96
5.2. Кросс-резистентность селектированных линий комнатной мухи к пиретроидам. 99
5.3. Кросс-резистентность селектированных линий комнатной мухи к ингибиторам синтеза хитина. 102
Выводы 104
Рекомендации по использованию материалов диссертации 106
Список литературы 107
Приложение 143
- Физиолого-биохимические механизмы детерминации резистентности в популяциях членистоногих
- Скорость формирования резистентности к фосфорорганическим соединениям
- Влияние обработок инсектицидами на массу имаго комнатных мух
- Активность ферментов детоксикации ФОС-селектированных линий комнатной мухи.
Введение к работе
Использование в сельском хозяйстве инсектоакарицидов для защиты культурных растений от вредителей привело к тому, что некоторые популяции особей развили способность переносить дозы токсикантов, которые являются смертельными для большинства других особей того же вида. Эта способность, названная резистентностью, наиболее актуальна для насекомых и клещей. К настоящему времени резистентность отмечена почти для всех вредных видов, с которыми ведется регулярная борьба. Резистентность ведет к увеличению доз препарата и кратности обработок и, как следствие, - к экономическим убыткам и загрязнению окружающей среды. Часто через 4-6 лет применения пестицид становится малоэффективным, и он заменяется другим препаратом. Однако, со временем резистентность развивается и к этому новому соединению.
Кроме резистентности, при использовании пестицидов у насекомых и клещей может развиваться перекрестная устойчивость (кросс-резистентность), то есть устойчивость к более, чем одному препарату. Это вызывает еще большую тревогу, так как обычно означает усложнение борьбы с вредителем. Как правило, кросс-резистентность возникает к препаратам со сходным строением и механизмом действия, а, следовательно, со сходным механизмом резистентности к этим препаратам.
Обсуждению этих вопросов посвящены многие обзоры отечественных и зарубежных исследователей. С.А. Рославцева (1982, 1983, 1988, 1991,2003) в своих обзорах приводит данные о резистентности различных отрядов и семейств вредителей-членистоногих к различным классам инсектицидов. Об устойчивости полезных членистоногих представлены данные у В.В. Курдюкова (1982) и 0.10. Ереминой и С.А. Рославцевой (1987). Эволюции устойчивости насекомых к инсектицидам посвящен обзор J. Mallet (1989). Проблемам технической энтомологии посвящен обзор Н.А Тамариной.(1987). Генетике резистентности посвящены многие работы И.В. Зильберминц (1979, 1991). В обзорах Т. Sparks et al.(1989), Т. Масано (1989), N. Forrester(1990), А.В. Хрунина (2001) рассматриваются механизмы резистентности членистоногих к различным классам инсектицидов и акарицидов.
Как правило, механизмы резистентности, в том числе и биохимические, исследовались у членистоногих лабораторных или полевых популяций, уже имеющих тот или иной уровень резистентности. Вопрос об изменении активности ферментов детоксикации в процессе формирования резистентности практически не изучен.
Цель настоящей работы заключалась в экспериментальном изучении динамики формирования резистентности комнатной мухи как модельного тест-объекта к инсектицидам из трех разных по структуре и механизму действия химических классов, а также механизмов их детоксикации.
В связи с вышеизложенным перед нами стояли следующие задачи:
1. Изучение динамики формирования резистентности у комнатной мухи к
представителям трех различных классов инсектицидов: фосфорорганических
соединений, пиретроидов и производных бензилфенилмочевины.
2. Изучение динамики активности основных детоксицирующих групп
ферментов - монооксигеназ, неспецифических эстераз и глутатион-Б-трансфераз в
процессе формирования резистентности у комнатной мухи к инсектицидам трех
разных химических классов.
3.Определение возможной кросс-резистентности отселектированных линий комнатной мухи к препаратам четырех классов: хлорорганические соединения, фосфорорганические соединения, пиретроиды, производные бензилфенилмочевины.
Работа выполнялась в 1987-92 гг. в Отделе биохимии и цитохимии Уфимского научного центра РАН (ныне - Институт биохимии и генетики РАН) в рамках темы «Изучение физиологического действия новых химических средств, регулирующих численность насекомых» (№ государственной регистрации 01.85.0070899), включенной в научно-техническую программу АН СССР «Создание, развитие производства и применение безопасных для человека и окружающей среды эффективных химических средств защиты от вредителей и сорняков» и в задание 05 программы 0.51.05 «Разработать и внедрить интегрированные системы защиты основных сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней и сорняков в условиях интенсивных технологий возделывания растений в целях снижения потерь урожая, повышения их качества и
охраны окружающей среды» (Постановление ГКНТ СССР №535 от 31 декабря 1986 г. и АН СССР №10103-721 от 8 мая 1987 г.).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на конференции молодых ученых "Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов" (г. Уфа, 1987; 1991), на региональном совещании "Насекомые в биогеоценозах Урала" (г. Свердловск, 1988), на X Всесоюзном съезде энтомологического общества (г. Ленинград, 1989), на 8-м совещании "Современное положение с резистентностью вредителей, возбудителей болезней растений и сорняков к пестицидам" (г. Уфа, 1992), на 9-м международном конгрессе "Pesticide Chemistry" (г. Лондон, 1998).
Физиолого-биохимические механизмы детерминации резистентности в популяциях членистоногих
В настоящее время выделяют три основных вида резистентности: эколого-поведенческую, физиологическую и биохимическую. Хотя эколого-поведенческая резистентность не соответствует определению, данному ВОЗ в 1957 г. и представляет собой избегание пестицида, а не устойчивость к нему, конечный результат тот же - неудача контроля в полевых условиях.
Некоторые линии насекомых инстинктивно избегают токсические вещества. Например, описаны комнатные мухи, избегающие малатион в сахарной приманке или ДДТ-обработанные поверхности (Kilpatrick, Schoof, 1958). Этот тип резистентности очень важен в случае борьбы с комарами, так как обработка их мест обитаний является основным методом, контролирующим распространяемые ими болезни. Ряд линий комаров, устойчивых к ДДТ, меньше раздражаются обработанными ДДТ поверхностями, чем чувствительные комары, что позволяет им избегать летальных доз инсектицида (Zulueta, 1959; Brown, 1971).
Кроме того, в период обработки определенная часть популяции может находиться в безопасном месте (рефугий), что позволяет им избежать отбор. Рефугиями, в узком смысле этого слова, могут быть растительные ткани, разлагающаяся листва, почки и т.п. или физиологическое состояние пониженной чувствительности, например, диапауза, окукливание в почве. Такой рефугий может оказаться очень важным для обеспечения притока чувствительных мигрантов, замедляя таким образом эволюцию резистентности (Georghiou, Taylor, 1976). Галлообразующие клещи Aceria sheldoni, живущие в почках цитрусовых, в течение нескольких лет обрабатывались хлоробензилатом и еще не обнаружили резистентности, тогда как клещики ржавчины цитрусовых, тоже галлообразующие, но питающиеся на поверхности листвы, описаны как резистентные (Georghiou,Taylor, 1977). Рефугий часто могут являться важным механизмом для задержки образования резистентности. Они менее подвержены капризам погоды и влиянию других факторов, способных воздействовать на сроки и интенсивность иммиграции извне.
Физиологическая резистентность обусловлена уменьшением проницаемости кутикулы насекомых для инсектицидов. Уменьшенная абсорбция органических соединений контролируется геном tin, придающим резистентность к фосфорорганическим соединениям и действующим как усилитель резистентности для других инсектицидов. Сходное явление имеет место с геном pen , который сам придает небольшую устойчивость, но, когда присутствует с фактором для деалкилирования ФОС, взаимодействие двух генов значительно усиливает резистентность (Sawicki, 1970).
Особенно важна в механизме резистентности защитная роль эпикутикулы. На примере комнатной мухи показано (Перегуда и др., 1981), что у особей, высокорезистентных к кумафосу, в эпикутикулярных липидах выше содержание насыщенных и ниже - ненасыщенных жирных кислот, особенно пальмитиновой. Более высокое содержание в эпикутикуле резистентных насекомых жирных кислот оказывает влияние на проницаемость их покровов.
Исследование роли кутикулы в механизме резистентности гусениц табачной совки к ДДТ показало следующее (Vinson, 1971). Содержание белков и липидов в кутикуле и степень ее склеротизации у резистентных гусениц были выше, чем у чувствительных. Меньшая проницаемость кутикулы была найдена также у линии табачной совки, резистентной к фосфорорганическим инсектицидам (Whitten, Bull, 1978). Отобранные в поле резистентные особи хлопковой совки содержали большее количество липидов, чем особи чувствительной линии, примерно на 60%. Покровы устойчивых особей снижали проницаемость, а, значит, активность хлорпирифоса, фосфолана, мефосфолана, дельтаметрина, циперметрина и фенвалерата в 5,7; 4,7; 1,8; 2,1; 1,7; 3 раза соответственно по сравнению с чувствительными особями (Abbassy et al., 1982).
По сообщению Т.А.Перегуды (1977), через покровы устойчивых к хлорпирифосу комнатных мух органические вещества проходят с меньшей скоростью, чем менее полярные. При удалении поверхностных слоев эпикутикулы хлороформом кутикула у устойчивых мух менее проницаема. Более того, установлено, что уменьшенная проницаемость может вызвать резистентность почти ко всем липофильным инсектицидам (Plapp, Hager, 1968). Большая абсорбция инсектицидов покровами чувствительных мух по сравнению с резистентными наблюдалась и в исследованиях V. Patil et al. (1979).
Часто механизм уменьшенной проницаемости действует в совокупности с другими механизмами резистентности. Например, у табачной совки, резистентной к фосфорорганическим инсектицидам, в механизм резистентности включаются также изменение экскреции и ускорение метаболизма жиров (Whitten, Bull, 1978). У гусениц Н. virescens циперметрин значительно быстрее абсорбируется покровами чувствительной линии, чем резистентной к пиретроидам. Время проникновения 50% циперметрина составило 11 и 30 час для чувствительной и резистентной линий соответственно. Выведение из организма продуктов метаболизма инсектицида у резистентной линии было в 20 раз быстрее (Little et al., 1989).
У линии комнатной мухи, резистентной к перметрину, найдено три механизма устойчивости. Наряду с уменьшенной проницаемостью кутикулы значительную роль играют нечувствительность нервной системы (kdr-фактор) и усиленный метаболизм инсектицида оксидазами смешанной функции (Scott, Georghiou, 1986а; 19866). "Knockdown resistance" (kdr) обусловлена рецессивным геном, расположенным на III хромосоме и впервые была обнаружена у комнатных мух в 1951 г. (Busvine, 1958). Kdr определяет устойчивость к ДДТ, его аналогам и пиретроидам именно у имаго комнатных мух. Пока идентичность гена kdr и фактора, определяющего нечувствительность нервной системы к ДДТ и пиретроидам, у других членистоногих не доказана, исследователи считают, что следует говорить о kdr-подобном типе устойчивости.
У гомозиготной по гену kdr генетически чистой линии комнатной мухи устойчивость к ДДТ и пиретроидам определяется только уменьшением чувствительности нервной системы (Osborne, Smallcombe, 1983) и не связана с другими механизмами резистентности. У устойчивой к ДДТ и пиретроидам линии мухи, селектированной биоресметрином (ПР=90), перметрин, тетраметрин, фенвалерат и ДДТ не вызывали нокдаун в течение 60 мин., а у чувствительных насекомых нокдаун наступал через 10-23 мин (De Vries, Georghiou, 198la; 19816). У чувствительной и двух устойчивых к ДДТ линий мух, у которых значения среднесмертельных концентраций (СК50) относятся как 1:17:217 концентрации ДДТ, вызывающие повторные разряды в нервной системе у 50% насекомых, относятся как 1:6,3:7,7 (Narahashi, 1983). Как показали V. Salgado et al. (1983), чтобы вызвать деполяризацию нервных окончаний у устойчивых мух и двух видов комаров, необходимы более высокие концентрации пиретроидов по сравнению с чувствительными насекомыми. Kdr-фактор широко распространен у природных популяций комнатных мух в Дании, Швеции, ФРГ, Японии, Канаде, США и ряде других стран (Keiding, 1976; Kiinast, 1980).
Скорость формирования резистентности к фосфорорганическим соединениям
Для изучения формирования резистентности к фосфорорганическим соединениям у комнатных мух использовались два различающихся по структуре инсектицида этого класса: фоксим (волатон) и фосмет (фталофос). В таблице 3.2. показана скорость развития резистентности комнатных мух к этим инсектицидам.
Для первой селекции была взята концентрация 0.001%. Смертность в первом поколении составила 98% и 97% для линий, селектируемых фоксимом и фосметом соответственно. В дальнейшем концентрацию повышали, если смертность мух составляла не менее 50% и плодовитость мух была достаточной для получения 1-2 тыс. имаго следующего поколения. В противном случае концентрацию оставляли прежней. При малом количестве имаго селекцию пропускали (графа БС).
Выведенные в результате селекции линии обозначили R-в и R-фт. Как видно из табл. 3.2, резистентность к обоим препаратам развивается довольно медленно: к 30-му поколению ПР= 4,8 для линии, селектируемой фоксимом (R-B) И ПР= 2,07 для линии, селектируемой фосметом. Таким образом, эти линии только условно можно назвать резистентными. В то же время, устойчивость к волатону вырабатывается несколько быстрее. Видимо, обе селектируемые линии в течение первых 30 поколений проходят только I этап формирования резистентности: отбор в пределах нормы реакции, а значение показателя резистентности растет пропорционально росту интенсивности селекции в обеих линиях, которая представляет собой отношение концентрации селектанта в данном поколении к его концентрации для Ft и, как и ПР, является величиной безразмерной (рис. 3.1 и 3.2.).
Аналогичные результаты были получены при селекции этими же препаратами колорадского жука (Берим, Быховец, 1980): за 8 поколений ПР вырос в 2,25 раза при селекции фталофосом и в 2,4 раза при селекции волатоном. Сходные результаты, т.е. медленное формирование резистентности, отмечены при селекции комнатных мух этафосом (Рославцева и др., 1982). Несмотря на увеличение концентрации селектанта в 20 раз (с 0,002 до 0,04%) в течение 30 поколений ПР колебался в пределах 1,2-4,4, в 30-м поколении он равнялся 2,6. В дальнейшем, после 30-го поколения, он возрос до 4, несмотря на постоянную концентрацию селектанта (0,04%).
В то же время при селекции комнатных мух гардоной наблюдалось очень быстрое формирование резистентности (Рославцева и др., 1979). Уже через 5 поколений мухи стали резистентными к препарату (ПР=17-30). В 11-м поколении значение ПР достигло 12, в 15-м оно скачкообразно увеличилось до 1000 и в течение последующих 30 поколений сохранялось на этом уровне. Очень быстро развивалась резистентность к гардоне и при селекции 2 линий мух, устойчивых к хлорофосу. У высокорезистентной к хлорофосу линии (ПР=100) после 3-х селекции устойчивость к гардоне возросла в 250 раз, в 4-м поколении - более чем в 400 раз, в 5-м - более чем в 2000 раз. При селекции гардоной менее устойчивой к хлорофосу линии мух (ПР=15-20) резистентность развивалась несколько медленнее: в 7-м поколении ПР=51, в 8-м -100. Таким образом, резистентность к гардоне вырабатывалась довольно быстро у чувствительных мух и еще быстрее у резистентных к хлорофосу. Также быстро развивалась резистентность и к хлорофосу у комнатных мух. Эти данные приведены в работах С.А. Рославцевой и др. (1975) и G. Pfeiffer и D. Otto (1983). В обоих исследованиях наблюдалось два скачка в процессе формирования резистентности, хотя скорость формирования устойчивости была неодинакова. В первом случае в течение 25 поколений устойчивость повышалась очень медленно и ПР колебался в пределах 6-Ю. В 27-м поколении ПР скачкообразно возрос до 38 и в дальнейшем, с 27 по 59 поколения, колебался в пределах 43-211. При продолжении селекции был отмечен второй скачок значений ПР (в F63-705), и до 70-го поколения значение ПР колебалось в пределах 300-700. Во втором случае, резистентность к хлорофосу формировалась быстрее. Первый скачок ПР наблюдался уже в 19-м поколении (ПР=94), второй - в 29-м поколении (ПР=278), третий - в 42-м поколении (ПР=924). Наличие многоступенчатого формирования резистентности в обоих случаях указывает на полифакторный комплекс причин развития резистентности.
Несколько медленнее формировалась устойчивость к фосфорорганическим соединениям у комаров С. quinquefasciatus из Саудовской Аравии (Amin, Peiris, 1990).
При селекции этих насекомых в лабораторных условиях на протяжении 20-ти поколений показатели резистентности возросли: к хлорпирифосу - в 10 раз, к темефосу - в 7,5-15 раз, фентиону - в 10 раз, фенитротиону - в 4,5-9 раз, пиримифос-метилу - в 12 раз, и малатиону - в 2 раза.
И.Н. Яковлева и Т.Л. Абрамова (1983) изучали динамику формирования резистентности оранжерейной белокрылки к карбофосу. На протяжении 25 поколений популяцию обрабатывали препаратом 11 раз, причем концентрацию карбофоса за период отбора увеличили с 0,005 до 0,25%, т.е. в 50 раз. Рост устойчивости белокрылки особенно быстро шел в первых 4-х поколениях, за это время ПР возрос в 29 раз. К 11-му поколению показатель резистентности повысился еще в 3,8 раза, достигнув значения 111. В течение следующих 12-ти поколений уровень устойчивости увеличивался очень медленно, ПР увеличился в 2,4 раза. После 23-го поколения заметного роста резистентности не наблюдалось. Очевидно, популяция достигла предельного уровня устойчивости для карбофоса.
Исследования по формированию резистентности к фосфорорганическим соединениям у нескольких видов тлей показали следующее. У оранжерейной тли резистентность формируется быстро. Периодические обработки в течение 17 генераций привели к формированию популяции с уровнем резистентности к карбофосу - в 16 раз, к аттеллику - 60-70 раз, к пиримору - в 10-13 раз (Зильберминц, Журавлева, 1982). В то же время бобовая и бахчевая тли не развивали высокой устойчивости к этим препаратам на протяжении более 170 генераций (Журавлева, Зильберминц, 1984).
Влияние обработок инсектицидами на массу имаго комнатных мух
Обработки инсектицидами приводят не только к формированию резистентности у насекомых, но также влияют и на многие биологические параметры. Например, снижение показателей спаривания и яйцекладки наблюдалось при обработке бабочек хлопковой моли некоторыми фосфорорганическими соединениями - азинфосметилом, метилпаратионом, трихлорфоном. Обработка однодневных бабочек пиретроидами цифлутрином, фенпропатрином, фенвалератом, флуцитринатом, перметрином снижала частоту спаривания в течение первых суток после обработки, а также снижала количество отложенных яиц (Bariola, 1984). Повышенные дозы пиретроидов циперметрина, дельтаметрина, перметрина, добавляемые в пищу личинкам Tribolium castaneum, продлевали развитие личинок и снижали процент выхода имаго (Ishaaya et al., 1983). Ингибиторы синтеза хитина (дифлубензурон, трифлурон, трифлумурон) оказывают стерилизующее действие на имаго многих насекомых (Григорян, Халпахчан, 1986; Sehnal et al., 1986). Дифлубензурон также значительно снижал жизнеспособность яиц пустынной саранчи Schistocerca gregaria Forskal (Mariy et al., 1981) и колорадского жука Leptinotarsa decemlineata Say (Амирханов, Беньковская, 1993). Все эти данные получены непосредственно после обработки инсектицидами. О влиянии длительных обработок (селекции) на биотические показатели насекомых данных в литературе не очень много. Снижение общей жизнеспособности и плодовитости наблюдалось у линии колорадского жука, резистентной к азинфосметилу (Argentine et al., 1989). Есть данные, что у устойчивых к малатиону популяций Drosophila melanogaster наблюдалась пониженная плодовитость и замедленное развитие (Halpern, Morton, 1987).
В данной работе изучалось влияние селекции инсектицидами разных классов на массу имаго комнатной мухи. У линии, селектированной фоксимом, на начальных этапах селекции происходит достоверное увеличение массы имаго, но затем она снижается и не отличается от таковой у чувствительной линии (рис. 3.7).
У имаго мух линии R-д масса тела достоверно выше по сравнению с чувствительными мухами в процессе селекции (рис. 3.9). Мухи 30-го поколения имеют массу тела, сопоставимую с массой имаго линий, селектируемых фенвалератом и этофенпроксом. Несмотря на это, визуально эти мухи на протяжении всех поколений были крупнее всех остальных, и это дает основание предполагать, что увеличение их размера связано с большей выработкой липидов в организме. У имаго, селектированных фенвалератом и этофенпроксом, достоверное увеличение массы тела зафиксировано после 12 поколения (рис. 3.10 и 3.11).
Таким образом, у линий комнатной мухи, селектированных фоксимом и фосметом, при незначительном уровне резистентности к селектанту масса тела имаго не отличается достоверно от таковой у чувствительной линии. У всех линий, селектированных пиретроидами, к 30-му поколению происходит достоверное увеличение массы тела, хотя уровень достигнутой резистентности различается довольно существенно, но. тем не менее, он выше, чем у ФОС-селектированных мух. При селекции ингибитором синтеза хитина хлорфлуазуроном также происходит значительное увеличение массы тела имаго, хотя формирования резистентности фактически нет. Следовательно, у линий, селектированных фосфорорганическими инсектицидами и пиретроидами, существует корреляция между резистентностью и массой тела имаго. У линии, селектированной хлорфлуазуроном, такой корреляции не обнаружено.
Данные, подобные полученным в данной работе, приводятся в работе И.М. Сикура и О.П Борсук (1984): популяции колорадского жука, устойчивые к хлорорганическим инсектицидам, отличались достоверно большей массой, большим содержанием жира и большей плодовитостью. Регулятор роста и развития насекомых феноксикарб при обработке гусениц листовертки Epiphyas postvittana увеличивал их массу и размер по сравнению с контрольными особями (McGhie and Tompkins, 1988). Метнокарб и метопрен увеличивали рост гусениц совки S. frugiperda , резистентных к перметрину, метомилу и метилпаратиону, дифлубензурон и профенфос не влияли на их рост, а фенвалерат, перметрин, хлорпирифос и сулпрофос заметно угнетали рост гусениц (Ross, Brown, 1982). В то же время было обнаружено уменьшение роста гусениц Pericallia ricini при действии дифлубензурона (Krishnan, Chockalingam, 1989).
На основе вышеизложенного материала можно сделать следующие выводы:Резистентность к препаратам из разных классов у комнатной мухи развивается с разной скоростью: быстрее всего - к пиретроидам, медленнее всего к представителю ингибиторов синтеза хитина хлорфлуазурону, фосфорорганические соединения занимают промежуточное положение.
Скорость и степень развития устойчивости к инсектицидам контактного действия зависит от их токсичности по отношению к насекомому: чем токсичнее инсектицид, тем выше степень развития резистентности и быстрее скорость ее формирования. У линий комнатной мухи, селектированных фоксимом и фосметом, формирующаяся резистентность прямо пропорциональна интенсивности селекции, у остальных линий эта пропорциональность не наблюдается. В процессе формирования резистентности к пиретроидам и хлорфлуазурону отбираются имаго комнатной мухи с большей массой тела, причем у линий, селектированных пиретроидами, существует корреляция между резистентностью и массой тела.
Активность ферментов детоксикации ФОС-селектированных линий комнатной мухи.
Результаты исследований по определению активности монооксигеназ и содержанию цитохрома Р-450 у особей из ФОС-селектированных линий комнатных мух представлены в таблицах 4.2 и 4.3 соответственно. У мух, селектированных фоксимом, активность микросомальных оксигеназ (МОСФ) несколько повышается в шестом поколении (менее чем в 1,5 раза), а затем остается на протяжении всей селекции практически на том же уровне. Содержание цитохрома Р-450 у этих мух в шестом поколении резко возрастает (более, чем в 3 раза), в 12-м поколении оно снижается в 2 раза, а затем вновь возрастает до уровня шестого поколения.
У мух, селектированных фосметом, активность микросомальных монооксигеназ в шестом поколении возрастает в большей степени, чем у линии, селектированной фоксимом - почти в 2 раза. К 12-му поколению она несколько снижается и остается на этом уровне вплоть до 24-го поколения. Содержание цитохрома Р-450 в обработанных фосметом комнатных мухах к шестому поколению возросло в 2 раза, к 12-му и 18-му поколениям - почти в 3 раза по сравнению с чувствительной линией, к 24-му поколению оно несколько снижается. Несмотря на колебания значений активности МОСФ и содержания цитохрома Р-450, эти значения всегда выше, чем у чувствительной линии, что, как правило, отмечается для резистентных популяций насекомых. Например, резистентные к
диазинону комнатные мухи обладали повышенной активностью МОСФ (Shono, 1974а). Значителен вклад этих ферментов в детоксикацию фосмета у высокорезистентных к этому соединению комнатных мух (Золотова, Рославцева, 1981). В то же время, у среднерезистентных мух (ПР=14) роль этих ферментов незначительна. По-видимому, микросомальная оксидаза активизируется с возрастанием уровня резистентности и ее вклад при этом в механизм резистентности возрастает. Повышенное содержание цитохрома Р-450 и его активность проявляются и у мух, среднерезистентных к фосмету и этафосу (Иванова и др., 1989).
В таблице 4.4 отражено изменение активности неспецифических эстераз при селекции комнатных мух фоксимом и фосметом. У фоксим-селектированной линии активность эстераз в 6-м и 12-м поколениях увеличена в 1,5 раза по сравнению с чувствительной линией, в 18-м поколении - в 3,5 раза, к 24-му поколению активность ферментов немного снижается, но тем не менее в 2 раза превышает таковую у S линии. У фосмет-селектированной линии в 6-м и 12-м поколениях активность ферментов почти в 2 раза выше по сравнению с чувствительной линией, к 18-му поколению она повышается незначительно и остается на достигнутом уровне и в 24-м поколении. Увеличение активности эстераз играет значительную роль в формировании резистентности насекомых к ФОС. Это отмечалось ранее как для комнатных мух (Ugaki et al, 1983; Као et al, 1984), так и для других насекомых: комаров С. pipiens (Maruyama et al., 1984) и С. tritaeniorhynchus (Sun et al., 1988), тлей (Zheng et al., 1989; Li et al., 2003) и многих других видов.
Изменение активности глутатион-8-трансфераз (rST) у ФОС-селектированных линий комнатной мухи показано в таблице 4.5. У линии R-в В шестом поколении активность этих ферментов возрастает почти в 2 раза и остается такой до 12-го поколения. Затем, в 18-м поколении, она несколько снижается и остается почти неизменной в 24 поколении. У линии, селектированной фосметом, в 6-м поколении происходит снижение активности TST по сравнению с чувствительной линией. К 12-му поколению их активность повышается, немного превосходя уровень активности ферментов у S линии, и остается практически таким же вплоть до 24-го поколения. Очевидно, что у линии R-фт трансферазы не играют значительной роли в механизме резистентности. Аналогичные результаты были получены для комнатных мух линии Хокота, резистентных к диазинону (Shono, 19746). Незначительно увеличивалась активность этих ферментов и у резистентных к фоксиму Я. armigera (Tang et al., 2000). Большее значение имеют эти ферменты при формировании резистентности у комнатной мухи линии R-в. ВО МНОГИХ работах показано участие этих систем в метаболизме фосфорорганических соединений. Так, у мультирезистентных мух активность TST значительно увеличивалась, были обнаружены деэтилированные продукты диазинона, диазоксона и паратиона (Lewis, Sawicki, 1971). Важную роль играют трансферазы в метаболизме азинфосметила (Motoyama, Dauterman, 1975), паратиона и этримфоса (Oppenoorht, 1979) у комнатных мух. Однако оценить вклад глутатион-S-трансфераз в механизм резистентности к ФОС трудно, т.к. деалкилированные и деарилированные метаболиты могут образовываться также путем окислительных или гидролитических реакций.
Активность монооксигеназ и количество цитохрома Р-450 пиретроид селектированных линий комнатной мухи показаны в таблицах 4.6 и 4.7.
У линии, селектированной этофенпроксом, активность МО и содержание цитохрома Р-450 в 6-м поколении не отличается от таковых показателей у чувствительной линии. Затем, в процессе селекции, количество цитохрома увеличивается до 18-го поколения почти в 3 раза, в 24-м поколении - в 3,7 раза по сравнению с исходной величиной. В 30-м поколении содержание цитохрома несколько снижается, но, тем не менее, оно в 3,1 раза выше, чем у чувствительной линии. Активность монооксигеназ также повышается к 12-му поколению в 2 раза, а затем остается на этом уровне до 30-го поколения.
