Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние физиологически активных соединений на насекомых и их использование в ограничении численности вредных видов (обзор литературы) 9
1.1. Общие сведения о биологии колорадского жука 11
1.2. Физиологически активные вещества — регуляторы роста, развития и размножения насекомых 15
1.3. Прекоцены 28
1.4. Влияние биологически активных соединений на развитие колорадского жука 50
Глава 2, Материал и методы 57
2.1. Материал 57
2.2. Исследованные соединения 58
2.3. Процедура проведения опытов 58
2.4. Статистический анализ результатов 60
2.5. Светооптические исследования 60
2.6. Электронно-микроскопические исследования 61
Глава 3. Влияние биологически активных соединений на развитие колорадского жука 63
3.1. Влияние димилина на развитие колорадского жука 63
3.2. Влияние прекоцена I на развитие колорадского жука . 73
3.3. Влияние прекоцена II на развитие колорадского жука . 80
3.4. Влияние на личинок биологически активных соединений, поступивших с кормом 86
3.5. Сравнительный анализ влияния биологически активных соединений на развитие колорадского жука (обсуждение полученных результатов) 89
Глава 4. Влияние биологически активных соединений на строение и кутикулярные структуры колорадского жука 99
4.1. Димилин 99
4.2. Прекоцен I 107
4.3. Прекоцен II 111
4.4. Обсуждение полученных результатов 115
Глава 5. Влияние биологически активных соединений на развитие хеморецепторного аппарата колорадского жука 116
5.1. Влияние биологически активных соединений на хемо-рецепторный аппарат антенн личинок 118
5.2. Влияние биологически активных соединений на хемо-рецепторный аппарат максиллярных и лабиальных щупиков личинок 142
5.3. Влияние биологически активных соединений на хемо-рецепторный аппарат антенн имаго 173
5.4. Влияние биологически активных соединений на хемо-рецеиторный аппарат максиллярных и лабиальных щупиков имаго 181
5.5. Обсуждение результатов 191
Глава 6. Влияние биологически активных соединений на пищеварительную систему личинок колорадского жука 196
6.1. Контрольные личинки 197
6.2. Личинки, обработанные димилином 200
6.3. Личинки, обработанные прекоценом I 203
6.4. Личинки, обработанные прекоценом II 204
6.5. Обсуждение полученных результатов 204
Заключение 210
Выводы 214
Список литературы 216
- Физиологически активные вещества — регуляторы роста, развития и размножения насекомых
- Влияние биологически активных соединений на развитие колорадского жука
- Влияние на личинок биологически активных соединений, поступивших с кормом
- Влияние биологически активных соединений на хемо-рецепторный аппарат максиллярных и лабиальных щупиков личинок
Введение к работе
Актуальность исследования. В последние десятилетия резко вырос интерес к биологически активным веществам - ювенильному гормону и его аналогам (ювеноидам), линочному гормону экдизону и его аналогам (экди-зоидам), ингибиторам синтеза хитина, соединениям с антиювенильной активностью (прекоценам), аналогам пептидных гормонов. Все эти соединения, получившие название регуляторов роста, развития и размножения насекомых, могут быть применены на определенной стадии развития насекомых, что приводит к нарушению их развития, размножения или изменению поведения. С открытием биологически активных соединений и их синтетических аналогов, получившим название регуляторов роста, развития и размножения насекомых, расшифровки их химической структуры и последующего синтеза препаратов, имитирующих гормональную активность этих соединений, появились перспективы использования биологически активных соединений в качестве альтернативы инсектицидам широкого спектра действия в интегрированных системах защиты сельскохозяйственных культур от насекомых-вредителей (Буров, Сазонов, 1987; Триселева, 1991; Черній, 2004).
Особенно интенсивно стали развиваться исследования по возможному использованию регуляторов роста, развития и размножения насекомых в борьбе с насекомыми-вредителями после открытия соединений с гормональной и антигормональной активностью у растений (Bowers, 1976; Поливанова, 1991; Триселева, 2003). Эти соединения нарушают гормональный баланс у насекомых-фитофагов и способны подавлять их жизнедеятельность. Считается, что синтез растениями таких соединений связан
с естественными механизмами их защиты от насекомых, и эти механизмы сформировались в процессе длительной сопряженной эволюции растений и насекомых. Поэтому идея использования биологически активных веществ в борьбе с насекомым и-вредителя ми, подсказанная самой природой, стала еще более притягательна.
В настоящее время основным требованием к средствам, применяемым в интегрированной борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур, является не максимальная эффективность воздействия на объекты, а максимальная селективность действия (Буров и др., 1991). Высокая селективность действия большинства биологически активных соединений должна свести к минимуму нежелательные побочные эффекты в отношении нецелевых организмов, проявляющиеся при применении традиционных высокоэффективных пестицидов, к которым у насекомых вырабатывается резистентность (Рославцева, 1997).
Несмотря на интенсивные работы по выяснению теоретических вопросов механизма действия биологически активных соединений, а также практического применения таких соединений в практике защиты растений от насекомых-вредителей, многие вопросы остаются неясными. Многообразие ответных реакций насекомых на воздействие биологически активных соединений гормональной природы и изменчивость чувствительности насекомых к таким препаратам на разных стадиях развития сужают возможность экстраполяции имеющихся данных на многих насекомых, представляющих научный или практический интерес.
Выбор колорадского жука в качестве объекта настоящего исследования обусловлен несколькими обстоятельствами. Во-первых, колорадский жук как опасный вредитель картофеля во многих регионах мира, по-прежнему является экономически важным видом насекомых, применительно к которому дальнейшие поиски эффективных мер борьбы с ним вполне целесообразны. Во-вторых, к настоящему времени влияние биоло-
гически активных веществ на развитие и морфологию жука изучено недостаточно. Например, отсутствуют данные по влиянию на колорадского жука прекоценов, хорошо изученных на других насекомых. В-третьих, изучение влияния биологически активных веществ на колорадском жуке должно пополнить наши знания по особенностям влияния этих соединений на Holometabola - насекомых с полным превращением.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы — исследовать особенности влияния биологически активных соединений на развитие и морфологию колорадского жука как важнейшего вредителя пасленовых культур и представителя отдела насекомых с полным превращением (Holometabola). Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
изучить влияние биологически активных соединений (димилина, прекоцена-1 и прекоцена-П) на развитие колорадского жука;
получить данные по влиянию биологически активных соединений на кутикулярные структуры жука;
изучить влияние димилина и прекоценов на развитие сенсорного аппарата личинок и имаго;
изучить влияние биологически активных соединений на состояние пищеварительной системы.
Теоретическая практическая ценность работы. В результате проведенной работы показано, что прекоцены, подавляющие у насекомых синтез ювенильного гормона, не вызывают у колорадского жука уменьшения числа линек у личинок, но вызывают эффект протетелии — преждевременного формирования у личинок куколочных признаков. Впервые показано, что у насекомых с полным превращением (Holometabola) биологически активные соединения (димилин и прекоцены) вызывают подавление дифференцировки сенсилл, выражающееся в уменьшении их числа у личинок по сравнению с контрольными особями, а также в нарушении мор-
фогенеза эпителиальных клеток, дифференцирующихся в сенсорные органы (формирование дополнительных сенсилл). Впервые показано, что у личинок колорадского жука, обработанных прекоценом I, происходит редукция рецепторних клеток, иннервирующих сенсиллы антенн и ротовых придатков. В отличие от личинок, все изученные биологически активные соединения не вызывают существенного сокращения численности сенсилл у имаго, что связано с особенностями морфогенеза Holometabola. У обработанных димилином и прекоценами личинок выявлены значительные деструктивные изменения в строении пищеварительной системы, затрагивающие как кутикулярные структуры, так и клетки эпителия. Выявлены особи, сочетавшие в себе признаки личинки и куколки, а также адультои-ды - имаго с куколочными признаками.
Результаты настоящего исследования могут рассматриваться как существенный вклад в разработку теоретических основ практического использования регуляторов роста, развития и размножения насекомых в практике защиты сельскохозяйственных культур от насекомых-вредителей.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на Сибирской зоологической конференции (Всероссийской конференции, посвященной 60-летию Института систематики и экологии животных СО РАН) (Новосибирск, 2004), 4-ой Международной Ирано-Российской конференции «Agriculture and Natural Resources» (ShahreKord, Иран, 2004), 12-ой и 13-ой Конференциях иранских исследователей в Европе (IRCE) (Великобритания, 2004 и 2005), Международной конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных» (Саранск, 2005), Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2005» (Москва, 2005), 9-ом Европейском симпозиуме по вкусу и обонянию насекомых «9th E.S.I.T.O.» (Италия, 2005).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 11-ти научных работах: 3 статьях и 8 тезисах докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 242 страницах, иллюстрирована 424 рисунками. Текст диссертации состоит из введения, б-ти глав, заключения, выводов и списка цитированной литературы. Последний содержит 254 название, из которых 15 - на русском языке.
Благодарности. За создание благоприятной обстановки в течение всего периода моего обучения в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова и в ходе выполнения данной работы выражаю искреннюю признательность заведующему кафедрой энтомологии профессору Р.Д. Жантиеву и всему коллективу кафедры энтомологии. Особую благодарность выражаю научному руководителю настоящей работы профессору СЮ. Чайке. За большую помощь в проведении электронно-микроскопических исследований благодарю заведующего Межкафедральной лабораторией электронной микроскопии биологического факультета Г.Н. Давидовича и сотрудников той же лаборатории А.Г. Богданова и Н.Я. Агалакову. За большую методическую помощь, оказанную мне при выполнении работы, благодарю доцента Е.Е. Синицину и доцента Д.Н. Ахаева, за предоставление некоторых химических препаратов - д.б.н., профессора С.А. Рославцеву (НИИ дезинфектологии МЗРФ) и к.б.н. Ю.В. Лопатину, за предоставление литературы - к.б.н. Т.А. Триселёву (ИПЭиЭ им. А.Н. Се-верцова РАН) и к.б.н. Г.В. Фарафонову, за обсуждение ряда аспектов работы и сделанные замечания — д.б.н. Д.П. Жужикова.
Физиологически активные вещества — регуляторы роста, развития и размножения насекомых
Физиологически активные вещества, определяющие разные стороны жизнедеятельности насекомых, представлены широким спектром соединений эндогенного и экзогенного происхождения. Наибольшее значение имеют соединения, контролирующие линьку и метаморфоз насекомых, т.е. имеющие гормональную природу. В настоящей работе в качестве физиологически активных веществ будут рассмотрены только те из них, которые влияют на изменение развития насекомых или подавляют их размножение. Такие соединения в настоящее время принято называть регуляторами роста, развития и размножения насекомых. Именно с такими соединениями, нарушающими развитие насекомых путем изменения гормонального баланса, и связывают многие исследователи надежды на возможное их использование в качестве инсектицидов для борьбы с вредными насекомыми (Slama, Williams, 1966; Wilde, 1975; Буров, 1983; Поливанова, 1984; Дремова и др., 1999).
Среди наиболее перспективных физиологически активных соединений рассматриваются ювенильный гормон и его аналоги - ювеноиды, ингибиторы синтеза хитина, прекоцены, или аллототропины и их аналоги, а также эк-дизоиды - аналоги линочного гормона экдизона.
В настоящее время в мире синтезировано более 5 тыс. ювеноидов, имитирующих действие природных ювенильных гормонов и более 200 ингибиторов синтеза хитина комаров (Буров, Новожилов, 2001).
Для регуляторов роста и развития насекомых можно выделить три особенности, отличающих их от традиционных инсектицидов, которые, в конечном итоге, определяют принципиально иные подходы при испытании таких соединений (Буров, 1983).
Первая особенность - отсутствие у регуляторов роста и развития прямого токсического эффекта по отношению к насекомым, и поэтому их действие проявляется не сразу. Это связано с тем, что гормональные препараты и их аналоги нарушают последовательность запрограммированных онтогенетических процессов и скоординированность развития разных систем. Вследствие этого формируются уродливые нежизнеспособные формы или развитие блокируется на одном из этапов онтогенеза. В том случае, если развитие все же заканчивается выходом имаго, оно может быть стерильным из-за недоразвития репродуктивной системы.
Вторая особенность - многообразие ответных реакций конкретного вида на воздействие регуляторами роста и развития насекомых. Ответные реакции насекомого зависят как от типа применяемого соединения, так и от периода его воздействия на организм насекомого.
Третья особенность - изменчивость чувствительности разных стадий насекомого к биологически активным препаратам. Даже в пределах определенной стадии развития чувствительность к препарату может широко варьировать. Вследствие этого, в отличие от инсектицидов, эффективность которых проявляется на любой стадии развития насекомого, гормональные препараты должны применяться в определенные периоды жизни насекомого. Поэтому обработка ими производится в строго ограниченный период развития насекомых, когда их нормальные потребности в данном гормоне крайне низкие. Искусственное изменение титра гормона вызывает, в конце концов, их гибель или стерилизацию.
Ювенильные гормоны относятся к терпеноидам и в химическом отношении представляют собой ациклические сесквитерпены с концевой эпокси-группой. Выделено четыре ювенильных гормона, отличающиеся по количеству и положению этильных и метильных радикалов при углеродных атомах С3, С7 и Си: ЮГ-0 - метил (2Е, 6Е, 10 цис)-(1(Ж, 11S)-10,11-эпокси-3,7-диэтил-11-метил-2,6-тридекадиеноат; ЮГ-1 - метил (2Е, 6Е, 10 UHC)-(10R, 11S)-10,11-эпокси-ЗД 1-диметил-7-этил-2,6-тридекадиеноат; ЮГ-2 - метил (2Е, 6Е, 10 цис)-( 1 OR, 11S)-10,11-эпокси-3,7,11-триметил-2,6-тридекадиеноат; ЮГ-3 - метил (2Е, 6E)-(10R)-10,11-эпокси-3,7,11-триметил-2,6-тридекадиеноат.
Насекомые различаются по набору типов ювенильного гормона (Schoo-ley et al., 1984). Диапазон действия ювенильных гормонов весьма широк. Они обладают морфогепетическим действием, которое проявляется в торможении метаморфоза, т.е. в сохранении личиночного (ювенильного) состояния насекомых. У взрослых самок ювенильные гормоны оказывают гонадотропное действие, при котором стимулируется образование желтка. Имеются данные, что ЮГ-1 и ЮГ-2 проявляют преимущественно морфогенетическое действие, а ЮГ-3 - гонадотропное (Кинд и др., 1983). Высказано мнение, что ювенильный гормон, наряду с другими функциями, играет важную роль в процессах соматического роста насекомых (Слама, 1982).
Влияние биологически активных соединений на развитие колорадского жука
У колорадского жука изучена природа ювенильного гормона, и установлено, что его титр в гемолимфе личинок старшего возраста и куколок крайне низок (Kort et al., 1982; Kort et al., 1987), что соответствует данным, полученным и на других насекомых. Критический период, т.е. период максимальной чувствительности личинок к ювенильному гормону, у большинства насекомых приходится на вторую треть межлиночного периода. Для колорадского жука такой критический период не установлен, но морфогенетиче-ские эффекты наблюдались независимо от времени обработок личинок юве-ноидом (Куузик, Когерман, 1978).
Получены данные об участии ювенильного гормона в индукции выхода имаго из куколки и прекращении диапаузы колорадского жука (Wilde et al., 1974; Schooneveld et al., 1977), а также имеются данные по метаболизму ювенильного гормона в процессе диапаузы и после ее окончания (Lefevere et al., 1989).
Более исследованными в отношении колорадского жука оказались некоторые аналоги ювенильного гормона в связи с потребностями практики. Обработка разных стадий колорадского жука аналогами ювенильного гормона выявила достаточно разный эффект. В частности, аналог ювенильного гормона 2-[1-метил-2(4-феноксифенокси)-этокси]пиридина не оказывал какого-либо заметного влияния на развитие личинок или метаморфоз колорадского жука после обработки яиц (Koopmanschap et al., 1989). Из приблизительно одной трети обработанных яиц развивались имаго, что сопоставимо с контрольной группой. Развившиеся из обработанных яиц имаго нормально размножались. Таким образом, по данным авторов исследования, при обработке яиц этим аналогам ювенильного гормона можно ожидать только небольшого его влияния на ход эмбрионального развития, но влияния на постэмбриональное развитие, метаморфоз и размножение имаго не наблюдается.
Обработка этим же аналогом ювенильного гормона личинок трех первых возрастов приводит к нарушению личиночного развития, метаморфоза и индуцирует диапаузу. Гибель личинок в процессе метаморфоза составила около 15%. Наиболее чувствительным к воздействию аналога ювенильного гормона оказались личинки последнего (IV) возраста колорадского жука. Обработка личинок последнего возраста приводила к значительной гибели куколок. Даже небольшие концентрации соединения, апплицированного на личинку или съеденного ею с кормом, вызывали сильные нарушения на стадии куколки, что нарушало выход имаго. При обработке аналогом ювенильного гормона имаго наблюдалось нарушение диапаузы.
Иные результаты получены при изучении влияния метопрена на развитие колорадского жука после обработки яиц (Ammar, 1985). Наиболее восприимчивыми к действию регуляторов роста оказались наиболее молодые яйца, до 1-дневного возраста.
Метопрен оказывал отдаленное воздействие на изменение чувствительности имаго колорадского неука к тепловому шоку после его аппликации на личинках IV возраста и куколках (Беньковская и др., 2000). Авторы выяснили, что эффекты аппликации метопрена на переносимость теплового шока разделяются на три группы: 1. повышается устойчивость особей при воздействии как метопрена, так и высокой температуры на личиночные стадии и предкуколку; 2. снижается устойчивость к тепловому шоку у имаго при воздействии метопрена на личинок; 3) повышается устойчивость к тепловому шоку у имаго при воздействии метопрена на куколок. Этот эффект авторы связывают с существованием в онтогенезе колорадского жука критического периода с низким титром эндогенного ювенильного гормона, когда происходит закладка механизмов устойчивости имаго к тепловому шоку.
Для поиска новых средств борьбы с колорадским жуком проведено детальное изучение еще двух аналогов ювенильного гормона — алтозара и алто-сида. Эти опыты проведены в полевых условиях и препараты наносились в дозе 1.5 кг/га (Красновская и др., 1979).
Жуки, обработанные алтозаром (этил-3,7,11-триметил-додека-2,4-диеноат), в первые три дня после обработки отложили яиц на 62.4% меньше, чем контрольные. На основе лабораторных исследований установлено, что алтозар вызывает серьезные нарушения процесса оогенеза, что, в конечном счете, приводит к снижению в 4 раза общего количества отложенных яиц по сравнению с контролем. Отмечено нарушение эмбрионального развития и отставание выплодившихся личинок в росте и развитии. Потомство жуков, обработанных алтозаром, снижается на 93.1%.
Действие алтосида (изопропил-П-метокси-3,7) иное. Этот препарат предотвращает имагинальную диапаузу, увеличивает продолжительность жизни жуков, стимулирует половую активность самок. В результате эффекта реактивации жуки впадали в диапаузу с пониженным содержанием жира, что в конечном итоге приводило к значительной гибели жуков первого и второго поколений (гибель составила 85 и 43% против 33.7 и 19% - в контроле). Однако оба препарата при их изучении в полевых условиях оказались нестойкими. Они сохраняли свое действие не более 1-2 дня. Поэтому эти препараты могут найти применение в практике борьбы с колорадским жуком только после получения препаративных форм, пролонгирующих их действие (Крас-новскаяидр,, 1979).
Влияние на личинок биологически активных соединений, поступивших с кормом
Вторым способом обработки личинок биологически активными веществами было введение исследуемых соединений с листьями картофеля, поедаемыми личинками. При этом способе нельзя установить количество поступившего в организм личинки исследуемого соединения. Кроме per OS соединения поступают в организм и контактным способом при соприкосновении насекомого с обработанными листьями. Однако именно таким способом большинство инсектицидов попадает в организм насекомых-вредителей после обработок посевов сельскохозяйственных культур.
По нашим данным, после обработки листьев картофеля 1%-ным раствором димилина в воде на 10-е сутки регистрируется 100%-ная гибель личинок (рис. 31). Сходные результаты получены и при обработке листьев 1%-ным раствором димилина в ацетоне, однако количество погибших личинок в первые трое суток после обработки листьев ацетоновым раствором димилина было меньшим, чем в сходных опытах с использованием воды в качестве растворителя (рис. 31, 32). Смертность личинок под влияние обработки листьев картофеля ацетоном отражена на рисунке
При высаживании личинок колорадского жука на листья картофеля, обработанные 1%-ным раствором прекоцена І в ацетоне уже на следующие сутки гибель личинок достигала почти 40%, а на вторые сутки - 100% (рис. 32). Влияние прекоцена II, поступающего в организм личинок через корм, в принципе сходно с таковым прекоцена I, однако 100%-ная гибель личинок регистрируется только на третьи сутки (рис. 33).
Как показали проведенные нами исследования, все изученные биологическим активные вещества в сублетальных дозах вызывали увеличение продолжительности развития колорадского жука главным образом за счет существенного увеличения продолжительности личиночной стадии. Так, при средней продолжительности личиночного развития контрольной группы жуков в 13.7 суток развитие личинок, обработанных разными дозами димилина было более продолжительным и составило от 16.3 до 19.3 суток, при обработке прекоце-ном I - до 18.3 суток (30 мкг/особь прекоцена I), а при обработке прекоце-ном II - до 22.5 суток (50 мкг/особь). Таким образом, по влиянию испытанных соединений на продолжительность развития личиночной стадии колорадского жука значительных различий между ними не выявлено (рис. 35 и 36).
В отличие от стадии личинки димилин, прекоцен I и прекоцен II не оказывали какого-либо существенного влияния на продолжительность развития куколки, поскольку статистически она не отличалась от контроля. Сходные результаты получены и при анализе продолжительности развития куколок, полученных от личинок, которые обрабатывались исследованными биологическими соединениями несколько раз. Эти данные в целом согласуются с данными, полученными для других насекомых. Вместе с тем, обработка прекоценом II гусениц последнего (VI) возраста Spodoptera mauritia удлиняла как период развития гусениц, так и продолжительность развития куколки (Mathai, Nair, 1983, 1984).
Не выявлено существенного влияния обработок биологически активными соединениями и на массу куколок. При обработке личинок димилином статистически от контрольных куколок отличались по весу куколки, полученные от личинок, которые были обработаны 0.1 и 1 мкг/особь, а при обработке прекоценом I — в дозе 1, 10 и 20 мкг/особь.
Для колорадского жука характерно то, что обработка личинок пре-коценами не вызывает у них преждевременный (прекоценовый) метаморфоз, а продолжительность преимагинального развития значительно увеличивается. Такой эффект прекоценов и их аналогов свойствен и некоторым другим насекомым с полным превращением; например чешуекрылым Spo-doptera mauritia (Mathai, Nair, 1983; Santha et al., 1988) или Bombyx mori (Shoji et al., 1986), Так, даже ежедневное нанесение на брюшко гусениц S. mauritia 40 мкг прекоцена II на протяжении V и Vl-ro возрастов приводило к удлинению последнего возраста, и окукливание происходило через 11 дней (в контроле — через 5 дней). Преждевременный метаморфоз не был выявлен у банановой плодовой мушки Zaprionus paravittiger (Rup, Baniwal, 1985) при их разведении на питательной среде, содержащей прекоцен I. Не выявлено ингибирования образования ювенильного гормона и у мухи Ath-erigona saccata (Unnithan, 1983).
Вместе с тем, для некоторых видов чешуекрылых удалось получить преждевременный метаморфоз. Так, обработка гусениц Spodoptera litura прекоценом I и прекоценом II вызывала преждевременный метаморфоз и формирование уродливых куколок. Формировались также формы промежуточных между гусеницей и куколкой и адультоиды (Srivastava, Kumar, 1997).
Эффект прекоценов, проявляющийся в отношении насекомых Hemimetabola, существенно отличается от эффекта, обнаруживаемому у насекомых Holometabola. У большинства исследованных видов прекоцены и их аналоги хотя и вызывают замедление личиночного развития за счет увеличения продолжительности межлиночного периода, но они стимулируют преждевременное формирование имаго. Такой преждевременный метаморфоз характерен для прямокрылых, в том числе и саранчи (Chenevert et al., 1980; Chenevert et al., 1981; Alrubeai, 1986; Islam, 1995), клопов (При-данцева и др., 1981; Azambuja et al., 1981; Farag, Varjas, 1981; Поливанова, 1984), некоторых тлей (Hales, Mittler, 1981).
Поскольку выявленное отсутствие у колорадского жука «ювенили-зирующего» действия прекоценов свойственно и другим насекомым с полным превращением, возникает вопрос о причинах, которые его обуславливают. По мнению некоторых авторов, специфичность действия прекоценов в отношении видов определенных отрядов насекомых зависит от их метаболизма в организме насекомого. В частности, имеются сведения о том, что метаболизм прекоцена II у чувствительных видов отличается от метаболизма у нечувствительных видов. У чувствительного вида — клопа Оп-copeltus fasciatus прекоцен II сначала накапливается в жировом теле, а затем медленно выделяется из него в гемолимфу. У представителя Holomeabola — Heliothis zea прекоцен II быстро выделяется из жирового тела в кишечник. Кроме того, скорость метаболизма прекоценов в жировом теле насекомых с полным превращением (чешуекрылые) в несколько десятков раз интенсивнее, чем в жировом теле клопов (Bowers, 1983).
По иной гипотезе, вид о специфичность действия прекоценов зависит от метаболической активности прилежащих тел, которая различается у видов из разных отрядов. В целом, прекоцены не вызывают преждевременного метаморфоза у видов Lepidoptera, Coleoptera, Diptera. Однако перспективность применения прекоценов как регуляторов роста и развития насекомых обусловливается их антигонадотропным и стерилизующим действием, а также влиянием на поведенческие реакции и миграционную активность насекомых.
Влияние биологически активных соединений на хемо-рецепторный аппарат максиллярных и лабиальных щупиков личинок
Основным местом локализации хеморецепторных сенсилл на максиллярных и лабиальных щупиках являются сенсорные площадки на вершине обеих пар щупиков. Кутикула этих площадок менее склеротизирована, что позволяет сенсиллам смещаться вглубь дистального членика при контакте щупиков с субстратом.
Максиллярные щупики личинок колорадского жука состоят из трех члеников. В норме на каждом максиллярном щупике имеется по 21 сенсилле, которые представлены базиконическими, трихоидными и пальцевидными типами. На сенсорной площадке максиллярных щупиков имеется 16 базиконических сенсилл высотой 3.5 мкм и диаметром в основании около 3 мкм. Они имеют гладкие и толстые кутикулярные стенки, а на вершине ку-тикулярного отдела размещена пора. Необычное строение базиконических сенсилл связано с тем, что их основание окружено невысоким кутикуляр-ным валиком, а кутикула их верхней части расщеплена на лепестки, число которых достигает 16-17-ти (рис. 191-196).
Базиконические сенсиллы иннервируются 2-6 рецепторными клетками. Базиконические сенсиллы являются контактными хеморецепторами, о чем свидетельствует их иннервация несколькими рецепторными клетками, отсутствие ветвления дендритов в полости кутикулярного отдела, наличие хорошо развитой сколопоиднои оболочки, окружающей дендриты. При этом у одних сенсилл сколопоидная оболочка единым футляром окружает все дендриты сенсиллы, а у других сенсилл между дендритами имеются впячивания оболочки. Однако наличие разного числа рецепторных клеток может свидетельствовать о функциональных различиях этих внешне сходных сенсилл (рис. 213-214).
Кроме базиконических сенсилл на каждом максиллярном щупике имеются 4 трихоидные сенсиллы, из которых три сенсиллы длиной около 20 мкм расположены на латеральной стороне второго членика, а одна сенсилла длиной 8 мкм - на вентральной стороне третьего членика. Исходя из анализа срезов через дендриты рецепторных клеток этих сенсилл, можно заключить, что, по крайней мере, одна сенсилла является исключительно механорецепторной, поскольку она иннервируется одной рецепторной клеток, дендрит которой формирует трубчатое тело, характерное для механо-рецепторов. Остальные трихоидные сенсиллы иннервируются пятью рецеп-торными клетками, из которых только дендрит одной клетки формирует трубчатое тело. Эти сенсиллы имеют строение контактных хемо рецепторов (рис. 208).
На латеральной стороне каждого максиллярного щупика размещена одна пальцевидная сенсилла длиной около 15 мкм (рис. 202). У личинок III возраста, обработанных димилином в предыдущем возрасте, часто исчезает граница между двумя терминальными члениками щупиков, а число сенсилл редуцировано до 11-16 (рис. 215-226). У личинок, обработанных дважды (на II и III возрасте), наблюдается существенная асимметрия частей ротового аппарата (рис. 215, 216, 226). В частности, один из максиллярных щупиков может быть не разделен на членики, или представлен бесформенным опухолевидным выростом, на котором полностью отсутствуют сенсиллы. Второй щупик тех же особей имеет нормальную форму, но членики не разделены друг от друга. Для многих особей характерна сильная редукция числа сенсилл на терминальной площадке (их 3-9 вместо 16 в норме).
Сенсиллы личинок, поедавших димилин с листьями картофеля, часто были редуцированы (рис. 217, 218, 220 и 223). У личинок III возраста, которые были обработаны димилином в предыдущем возрасте, часто исчезает граница между терминальными члениками щупика, а число сенсилл редуцировано до 11-15. Более глубокие морфологические аномалии выявляются у личинок, обработанных димилином дважды - на II и III возрасте. У таких личинок обнаруживается асимметрия частей ротового аппарата, которая выражается в том, что один из максиллярных щупиков может быть расчлененным, а второй щупик той же особи представлен опухолевидным выростом. На таком максиллярном щупике сенсиллы полностью редуцированы. Редукция сенсилл, расположенных на сенсорной площадке также более глубокая, зачастую из 16 сенсилл сохраняется только 3-9 сенсилл.
Анализ личинок, обработанных на II возрасте прекоценом І в дозе 0.1 мкг/особь, выявил задержку линьки личинок III возраста. Старая кутикула сплошным слоем покрывала максиллярные щупики, в том числе и находящиеся на них сенсорные органы.
У личинок, обработанных прекоценом І в дозе 1 мкг/особь, на максиллярных щупиках сохранялась старая кутикула, сквозь которую «пробивались» сенсиллы личинки следующего возраста. У слинявших личинок на сенсорной площадке терминального членика максиллярных щупиков наблюдается разная степень редукции сенсилл; их насчитывается от 15 до 5-ти (рис. 229-240).
У личинок, обработанных прекоценом два раза, т.е. на II и III возрасте, и получившим общую дозу 20 мкг/особь, наиболее существенные дефекты обусловлены невозможностью линьки. Вследствие этого кутикуляр-ные отделы сенсилл, расположенных на вершине максиллярных щупиков, не видны (рис. 225, 230 и 231). В том случае, если линька произошла, то размеры сенсорной площадки значительно меньше, чем у нормальных особей, а кутикулярные отделы расположенных на этой площадке сенсилл либо слабо выражены, либо они полностью подверглись редукции. У личинок, обработанных прекоценом три раза, сенсорная площадка на вершине щупиков покрыта кутикулой (рис. 229).
Характерно, что степень редукции сенсорного аппарата личинок в большей степени зависит от кратности нанесения прекоцена, нежели от его дозы. Так, сенсиллы, расположенные на вершине максиллярных щупиков личинок, обработанных прекоценом в дозе 50 мкг/особь, были развиты в большей степени по сравнению с личинками, трехкратно обработанными прекоценом, но получившим в совокупности меньшую дозу препарата (30 мкг/особь) (рис. 234 и 239). У большинства личинок, топикально обработанных прекоценом II в дозе 1 мкг/особь, не наблюдается существенных изменений в строении рецепторного аппарата максиллярных щупиков. Число сенсилл, расположенных на сенсорной площадке терминального членика, соответствует норме (их 16). Однако выявлены особи, у которых сенсорная площадка покрыта кутикулой личинки предыдущего возраста (рис. 241-252).
У личинок, обработанных топикально 5 мкг/особь прекоцена II, нарушена дифференцировка сенсилл, расположенных на вершине максиллярных щупиков. Выявлены личинки с одной дополнительной базиконической сенсиллой в этой области.
