The evaluation of effectiveness of preparations based on Steinernema carpocapsae (Nematoda: Rhabditida) against the greater wax moth (Galleria mellonella L.) and the yellow mealworm beetle (Tenebrio molitor L.)

Full Text

Введение

Фитофаги представляют серьезную угрозу для сельскохозяйственного производства различных культур повсеместно [1]. Вред, наносимый им на территории зерновых угодий, достаточно опасен и несет за собой значительные последствия [2]. Так, на территории Краснодарского края одними из самых опасных вредителей на посевах являются в первую очередь виды отряда жесткокрылых (хлебная жужелица, хлебная полосатая блоха, щелкун посевной малый, степной щелкун и т.п.) и отряда чешуекрылых (озимая совка, хлопковая совка, яблонная плодожорка, злаковая листовертка и т.п.) [3, с. 69]. Борьба с ними с помощью инсектицидов, на основе химических веществ, является консервативной мерой на территории России, так как в 2018 году был принят Федеральный закон «Об органической продукции и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 03.08.2018 № 280-ФЗ. В связи с этим необходимо развивать методы борьбы с насекомыми-вредителями на основе живых организмов [4].

В последние годы в России набирает популярность органическое земледелие [5], что обязывает сельскохозяйственные предприятия использовать препараты против насекомых, сорняков и различных болезней биологического происхождения. И особое значение имеют биопрепараты на основе паразитических организмов. За последние 50 лет в России распространился метод приманок (ловушки с феромонами и пищевые ловушки), а также зоологический метод, где приманивают насекомоядных животных или энтомофагов. Но у данных методов имеются свои недостатки, поэтому необходимы альтернативные методы.

В России, в частности в Краснодарском крае, инсектициды предпочитают биопрепаратам, поскольку биопрепаратов отечественного производства минимальное количество. И на сегодняшний день активно разрабатывают новые биопрепараты на основе бактерий рода Bacillus, грибов, растительных экстрактов и энтомопатогенных нематод (ЭПН) [6]. В настоящее время в России зарегистрировано 2 биопрепарата на основе ЭПН рода Rhabditida. Энтонем – препарат на основе Steinernema feltiae (Filipjev); немабакт – второй препарат на основе Steinernema carpocapsae (Weiser, 1955) [7].

Биопрепараты на основе St. carpocapsae являются не только более безопасной альтернативой пестицидам, но и более эффективной. Это связано с тем, что нематоды развиваются внутри насекомого и на такой биопрепарат абиотические факторы влияют минимально.

Исследования проводили на тест-объектах Galleria mellonella L. и Tenebrio molitor L. Большая восковая моль и большой мучной хрущак уже долгие годы используются учеными в качестве модельных насекомых. Личинки G. mellonella имеют быструю и высокую репродуктивную способность при низких затратах, а также простоту содержания личинок в лаборатории без необходимости использования дорогостоящего оборудования [8]. Личинки большой восковой моли широко применяются в качестве кормовой базы в рыболовстве, косметической промышленности, медицине и т.п. В лабораторных условиях они используются для изучения биологии развития и физиологии насекомых. Также личинки G. mellonella применяются в качестве насекомого-хозяина для массового разведения паразитов-энтомофагов, которые используются в защите растений [9; 10]. При изучении активности препаратов на основе ЭПН также широко используют большого мучного хрущака в качестве тест-объекта. Его личинки неприхотливы в лабораторных условиях, их легко содержать, поскольку они также не требуют дорогостоящего оборудования [11]. Данного вредителя используют в качестве тест-объекта для выведения биологических препаратов на основе грибов, бактерий, нематод и т.п.

Поэтому нам представлялось весьма важным изучить факторы среды, температуру и влажность, в которых развитие ЭПН будет наиболее интенсивно, а также выявить подходящую концентрацию St. carpocapsae, которая будет максимально влиять на большую восковую моль и большого мучного хрущака.

Целью наших исследований было изучение влияния ЭПН на тест-объекты – большого мучного хрущака (T. molitor) и большую восковую моль (G. mellonella).

Материалы и методы исследования

Энтомопатогенных нематод вида St. carpocapsae var. «agriotes» (Weiser, 1955) брали из коллекции лаборатории химической коммуникации массового разведения насекомых ФНЦБЗР (Федеральный научный центр биологической защиты растений). Лабораторных насекомых – большую восковую моль G. mellonella и большого мучного хрущака T. molitor – использовали для накопления ЭПН в камере искусственного климата MLR 35 OH («Panasonic», Япония). Применяли способы, описанные Л.Г. Даниловым, с модификациями, разработанными в лаборатории [12]. Для подсчета концентрации ЭПН в препаратах брали зараженных гусениц, делали разрез в области средней кишки и заливали физиологическим раствором (0,9% раствор NaCl), для подсчета выхода нематод в 1 мл. Опыт производили с разным выходом. Мы отобрали две самые многочисленные пробы. В первой пробе концентрация нематод составила 1950 особей на 1 мл, во второй – 3450 особей на 1 мл. Далее выбирали гусениц большой восковой моли 2–5 возраста. Гусениц разделили на 3 категории: контроль, куда добавляли 5 мл физраствора; гусеницы из первой и из второй пробы, куда добавляли физ. раствор – 2 мл, и концентрацию нематод – 3 мл. Концентрация первой пробы составляла 1950 ос./мл, концентрация второй пробы – 3450 ос./мл. Также брали личинок жука большого мучного хрущака. Личинок разделили на 3 категории: контроль, куда добавляли 5 мл кипяченой воды; гусеницы из первой и из второй пробы, куда также добавляли две концентрации нематод – 3 мл и 2 мл кипяченой воды. Лабораторный скрининг осуществляли по стандартным методикам испытания препаратов в лабораторных условиях в чашках Петри по 10 личинок в каждой [13]. Опыты проводили в трехкратной повторности. Все испытания проводили при постоянной температуре +26…+28°C и относительной влажности 65%. Далее подсчитывали гибель насекомых на 1, 3, 5, 7 и 9 сутки. Биологическую эффективность препарата рассчитывали с помощью формулы Аббота. Также была рассчитана стандартная ошибка [14].

Результаты и обсуждения

Сравнивая биологическую эффективность двух концентраций ЭПН (1950 и 3450 экз. на 1 мл) на G. mellonella, согласно таблице 1, мы выявили, что на первые сутки эффективность достаточно низкая, как при концентрации 1950 экз., так и при концентрации 3450 экз. Существенные отличия проявляются уже на 3 и 5 сутки. Смертность при концентрации 1950 экз. значительно выше и достигает 37%, чем при концентрации 3450 экз. Это связано с тем, что ЭПН в первом случае меньше, а значит, конкуренция за пищевые ресурсы снижена, и их рост и развитие проходит значительно быстрее и эффективнее. Также на положительную динамику повлияли внешние факторы (температура и влажность), при которых содержались насекомые. На 9 сутки мы наблюдали 100% эффективность в обоих случаях.

Выход нематод подсчитывали после смерти всех насекомых. Таким образом, сравнивая биологическую эффективность двух концентраций ЭПН на G. mellonella, мы выявили, что для данного вида предпочтительнее концентрация 1950 ос./мл, в связи с тем, что выход нематод составил 3,3 × 10⁴ экз., что превышает выход при большей концентрации.

 

Таблица 1 – Биологическая эффективность препарата на основе энтомопатогенных нематод St. carpocapsae на Galleria mellonella и Tenebrio molitor

Вид, опыт	Биологическая эффективность, %					Выход нематод, 10⁴ экз.
	1 сут.	3 сут.	5 сут.	7 сут.	9 сут.
Galleria mellonella (К)	50,00	50,00	72,30	78,80	83,20	–
Galleria mellonella (1950)	24,00 ± 1,00	32,00 ± 2,24	37,50 ± 4,36	42,80 ± 9,00	100,00 ± 12,25	3,3
Galleria mellonella (3450)	24,00 ± 0,71	24,00 ± 1,00	31,25 ± 4,18	57,14 ± 9,85	100,00 ± 12,25	3,1
НСР₀ˏ₅	5,43	10,29	27,16	59,94	77,89
Tenebrio molitor (К)	43,20	43,20	52,40	56,00	58,00	–
Tenebrio molitor (1950)	46,50 ± 6,38	69,50 ± 8,51	74,00 ± 8,80	91,00 ± 10,32	97,80 ± 10,97	4,1
Tenebrio molitor (3450)	87,00 ± 9,90	93,50 ± 10,55	93,50 ± 10,55	97,80 ± 10,97	98,20 ± 10,97	5,2
НСР₀ˏ₅	50,88	54,21	54,21	56,36	56,36

Примечание. К – контроль; 1950 и 3450 – концентрация ЭПН в 1 мл препарата.

 

При сравнении биологической эффективности двух концентраций St. carpocapsae на T. molitor (табл. 1), мы выявили, что уже на 1 сутки при начальной концентрации 3450 экз. на 1 мл, биологическая эффективность препарата достаточно высокая, достигает 87,0%, и в последующие сутки достаточно быстро растет, тогда как при концентрации 1950 экз. биологическая эффективность не превышает 46,5%. Тем не менее биологическая эффективность при начальной концентрации 1950 экз. на 3 сутки составляет 69,5%. Данное значение является достаточно высоким для биологической защиты растений. Выход нематод мы также подсчитывали после смерти всех насекомых.

При сравнении выхода нематод для двух концентраций St. carpocapsae мы выявили, что для данного вида предпочтительнее концентрация 3450 ос./мл, в связи с тем, что результат составил 5,2 × 10⁴ экз., что значительно превышает выход при меньшей концентрации.

Защита растений с помощью биопрепаратов на основе St. carpocapsae проводилась неоднократно на насекомых-вредителях, в основном отряда Жесткокрылые (колорадский жук, яблоневая плодожорка и т.п.) [15, с. 567]. На основании проанализированных данных из информационных источников мы выявили, что использование биопрепаратов на основе St. carpocapsae в такой большой концентрации не испытывалась. Также мы применили данный вид нематод на чешуекрылых и выявили, что концентрация ЭПН нужна значительно меньше, чем концентрация для жесткокрылых насекомых. Практическая ценность нашего исследования состоит в выявлении оптимальной концентрации ЭПН на наших тест-объектах, для достижения большей эффективности. Специфика проведенного исследования заключается в том, что не для всех насекомых подойдет максимальная концентрация, что связано с физиологией насекомого и его образом жизни.

 

Благодарность

Авторы выражают благодарность за помощь в проведении исследований М.В. Пушне, старшему научному сотруднику лаборатории фитосанитарного мониторинга агроэкосистем ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».

About the authors

Daria A. Chakina

Kuban State University

Email: dashok210chak@gmail.com

master student of Zoology Department

Russian Federation, Krasnodar

Elena Y. Rodionova

Kuban State University

Author for correspondence.
Email: rigaey@gmail.com

lecturer of Zoology Department.

Russian Federation, Krasnodar

References

Supplementary files