Введение к работе
Актуальность проблемы. Мировой опыт показывает, что любая система земледелия в условиях интенсификации сельского хозяйства невозможна без проведения защитных мероприятий как фактора, определяю' щего высокие урожаи. Однако основными средствами защиты растений в настоящее время являются неизбирательные химические, что приводит к распространению пестицидов во внешней среде. Следствием являются уничтожение полезной энтомофауны и отравление людей пестицидами (Мельников, 1977; De Fanti, 1989; Чесноков, 1990). Таким образом, интересы защиты растений вступают в противоречия с интересами охраны окружающей среды и грозят "экологической катастрофой" ( Дубинин, 1977; Гопышин, 1985; СеШ, 1986; Coutin, 1987). В связи с этим большое значение придается биологическим средствам защиты растений в экологизации сельского хозяйства, проблемы которой обсуждались на Всероссийском научно-практическом совещании." Экологически безопасные и беспестицидные технологии получения растениеводческой продукции", состоявшемся в Краснодаре в 1994 г.
Известно,- что в биоценозах, не подвергавшихся антропогенному воздействию, регуляция численности вредных видов происходит в основном за счет энтомопатогенов, часто вызывающих острые эпизоотии (Гулий, 1973; Тарасевич, 1985; Maramorosch, Sherman, 1985; Caballero, Aldebis, 1992). В связи с этим появился интерес к инфекционным агентам, способным стать основой микробиологических препаратов. Доминировали по всем позициям препараты на основе Bacillus thuringiensis. Однако недав-
. ЦЕНТРАЛЬНАЯ САУЧ !'И С.-ііЛИОТЕКА f.:ccx. j'-..ь. оо'з академия
нее обнаружение устойчивости у чешуекрылых к B.thunngiensis (Donald, 1992) вызвало беспокойство специалистов, в связи с чем повысился интерес к энтомопатогенным вирусам. Последние наиболее широко распространены в природе (известно более 600 видов насекомых мировой фауны, у которых зарегистрированы вирусные болезни), вызывая эпизоотии разного характера, установлена высокая селективность действия патогенов.
Несмотря на успехи в области изучения энтомопатогенных вирусов, достигнутые в последние 10-15 лет, имеются косвенные свидетельства того, что рассматриваемая область знания находится еше на начальных этапах развития. Даже такие виды насекомых, как медоносная пчела и тутовый шелкопряд, являющиеся предметом длительных и многочисленных исследований, нельзя считать удовлетворительно изученными с точки зрения вирусной патологии, так как у них все еше продолжается выделение новых форм вирусов Некоторые важные в хозяйственном отношении насекомые оказались совершенно неизученными. Так, неисследованным остается луговой мотылек - Pyrausta (Loxostege) sticticahs L
Следует признать, что результаты от применения вирусных препаратов трудно предсказуемы и нестабильны, что сдерживает их широкое применение в практике защиты растений. В связи с этим необходимы исследования биоэкологических взаимоотношений вирусов с насекомыми, изучение изменений состояния популяций фитофагов и связанных с ними спонтанных вирусных эпизоотии, разработка способов управления численностью насекомых с учетом природных механизмов ограничения численности, поиск способов повышения эффективности микробиологического контроля вредных видов, в том числе выяснение потенциальных возможностей сочетаний энтомопатогенов с разным механизмом действия. Актуальными остаются выделение и идентификация новых патогенных микроорганизмов из важных в хозяйственном отношении видов
вредителей. Наконец, не используются в полной мере возможности самих патогенов вирусной природы при создании препаратов на их основе. Следовательно, необходимы исследования по биотехнологии вирусных препаратов.
Таким образом, объективная оценка роли вирусов как регуляторов
численности вредных насекомых и возможность использования их в ка
честве высокоэффективных агентов биологического контроля сдержи-.
ваются неизученностью целого ряда ключевых вопросов.
' Цель и задачи исследований. Основная цель исследований - экологи-
ческое обоснование оптимизации использования энтомопатогенных ви-'
русов для контроля численности вредных видов (на примере лугового мо
тылька) на основе изучения их биоэкологических свойств и закономерно
стей проявления вирусных заболеваний. '
Основные задачи:
поисх перспективных штаммов бакуповнрусов хозяйственно важных вредителей-фитофагов и изучение их биоэкологических свойств,
определение роли энтомопатогенов в регуляции численности лугового мотылька,
разработка приемов непрерывного разведения лугового мотылька в лабораторных условиях на искусственной питательной среде и анализ состояния популяции фитофага, '
выявление некоторых аспектов внутрипопуляционного механизма управления численностью насекомых на примере лугового мотылька;
поиск путей повышения эффективности энтомопатогенов,
разработка биотехнологии вирусных препаратов,
испытание различных препаративных форм вирусных препаратов в полевых условиях и разработка тактики биологического контроля численности вредных видов.
Научная новизна. Впервые выявлены, выделены и идентифицированы вирусы ядерного полиэдроза (ВЯП) и гранулеза (ВГ) у лугового мотылька - ( Р. sticticahs L.) в Сибирском регионе, причем ВГ у этого вредителя ранее не был известен. Изучены биоэкологические свойства выделенных вирусов и определена их роль в регуляции численности этого особо опасного вредителя.
На основании бноэкологических исследований 58 поколений лугового мотылька, полученных в лабораторных условиях, обнаружена циклическая динамика основных репродуктивных параметров популяции и заболеваемости вирусами, взаимообусловливаюшими друг друга. На основании полученных результатов высказана гипотеза, что в природных условиях обнаруженный механизм должен приводить к устойчивым циклическим колебаниям численности
Впервые изложены представления о ведущей роли эндогенных механизмов (бакуловирусы как часть структуры популяции) в регуляции численности насекомых и тактике использования энтомопатогенов для ограничения численности фитофагов.
Получены новые сведения о том, что латентное вирусоносительство является нормой для чешуекрылых насекомых и под влиянием эндогенных механизмов периодически переходит в остро протекающие заболевания, причем возбудители заболевания (бакуловирусы) отличаются по биологическим свойствам. Обнаружены изменения чувствительности лугового мотьшька к специфическим энтомопатогенным вирусам на разных фазах развития популяции Показано, что в постэпизоотический период восприимчивость к патогенам падает и повышается по мере приближения к следующему массовому вирусному заболеванию.
Разработаны методологические основы использования смешанных инфекций для биологического контроля численности вредных фитофагов. Выявлен оптимальный вариант смешанной вирусно-бактериальной ин-
фекции с пролонгированным сроком действия на последующие поколения лугового мотылька.
Получены новые сведения о роли фермента с хитиназной активностью в усилении энтомоцидного действия бакуяовирусов и разработаны новые формы вирусных препаратов.
Практическая ценность работы. Выделены высокоэффективные штаммы ВГ и ВЯП из лугового мотьшька ( P. sticticalis L.), которые защищены патентами (Ермакова, 1987; Ермакова, Штерншис, 1992). По результатам токсикологических исследований штаммы не обладают патогенными свойствами для теплокровных и могут быть использованы в качестве инфекционного начала вирусных препаратов.г
На основе ВГ разработан регламент производства экологически ' чистого вирусного препарата (официальное название - ВИРИН-ГЛМ - -жидкий), предназначенный для биолабораторий. ^
Установлена возможность использования природных минералов - - -. цеолитов в качестве компонента сухой формы препаратов на основе ба-куловирусов. Указанный минерал обладает способностью защищать инфекционное начало от вредного воздействия факторов внешней среды, в том числе УФ-облучения.
Предложен состав новых форм вирусных препаратов с усиленной эн-томоцидной активностью и сокращенным инкубационным периодом.'
Разработана методика круглогодичного выращивания лугового мо- тылька на искусственной питательной среде (ИПС) оригинального состава с целью накопления биомассы бакуповирусов - основы вирусных препаратов. Кроме того, луговой мотылек успешно апробирован в качестве тест-объекта для оценки качества биопрепаратов на Бердском заводе биопрепаратов, что нашло свое отражение в методических рекомендаци-
ях (Москва, 1990). P. sticticalis включен в технические условия на производство препарата ЛЕСТ.
Предложена тактика борьбы с вредными насекомыми на основе использования информации о состоянии популяции вида.
Положения, выносимы" на защиту:
- целесообразность поиска перспективных штаммов бакуловирусов у
хозяйственно важных вредителей-фитофагов и изучения их биоэкологиче-ских свойств,
роль энтомопатогенов в регуляции численности лугового мотылька,
циклические изменения состояния лабораторной популяции лугового мотылька,
эндогенные механизмы циклической динамики основных репродуктивных параметров популяции и заболеваемости вирусами, взаимно обусловливающими друг друга,
доказательства возможности повышения эффективности энтомопатогенов,
экологическое обоснование биотехнологических возможностей получения и применения биологического препарата на основе ВГ лугового мотылька и его усовершенствованных модификаций для контроля численности этого опасного вредителя.
Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на всесоюзных конференциях по биологическим средствам зашиты растений (Кишинев, 1984; Минск, 1984; 1990; Рига, 1988; Новосибирск, 1988; Веяегож, 1986, 1989; Москва. 1981). Всесоюзной конференции по промышленному разведению насекомых (Москва, 1989), советско-болгарском симпозиуме по биологической защите растений (Пловдив, 1988), Втором симпозиуме стран членов СЭВ по микробным пестицидам (Москва, 1990), шестом и седьмом съездах энтомологов Сибири (Новосибирск, 1985; 1989), Всероссийском научно - произвол-
ственном совещании "Экологически безопасные и беспеспшидные технологии получения растениеводческой продукции" (Краснодар, 1994), а также совещаниях для работников защиты растении различных краев и областей.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 34 работы, в том числе патенты, методические рекомендации. Экспериментальные данные, представленные в диссертации, получены лично соискателем и в соавторстве с сотрудниками, работавшими под его руководством, и в процессе творческих контактов.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 310 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок, 42 оригинальные фотографии, 22 таблицы; состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, пяти экспериментальных глав, заключения и выводов. Список литературы включает 354 наименования, из них 172 - иностранных авто-- " ров. В приложении представлена научно-техническая документация получения и применения ВИРИН-ГЛМ-жидкого, а также акты испытаний препарата.
Похожие диссертации на ОПТИМИЗАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БАКУЛОВИРУСОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧИСЛЕННОСТИ ВРЕДНЫХ НАСЕКОМЫХ
