Обоснование генетических методов борьбы с вредными видами насекомых из отрядов Diptera и Lepidoptera

• Автор: Анисимов, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 03.00.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 48 с. : ил.; 21х15 см

Общая характеристика работы.
и Защита растений от вредителей является одной из наиболее
важных проблем сельскохозяйственного производства. Даже в условиях применения пестицидных обработок до 30% урожая гибнет от повреждений, наносимых вредными членистоногими или патогенами. Вместе с тем, интенсивное применение пестицидов приводит к уничтожению полезной фауны, вредит здоровью людей, а возникновение устойчивости вредителей к пестицидам заставляет повышать применяемые концентрации или отказываться от возделования некоторых культур. Требуется разработка эффективных и экологически безопасных способов защиты растений от вредителей и болезней. Одним из подходов к решению этих проблем является использование генетического метода борьбы с вредными насекомыми, затрагивающего только один вид, против которого ведется борьба, и способного решать эту задачу на качественно более высоком уровне, вплоть до полного искоренения вредителя.
Цеди идадачи исследований. Целью исследований являлась разработка генетических методов борьбы с яблонной плодожоркой (Cydia ротоне lia L.) и весенней капустной мухой (Delia brassicae Bouche ) на основе наследственных изменений, приводящих к снижению репродуктивного потенциала их популяций в ряду поколений, а также обоснование наиболее эффективных вариантов таких методов и стратегии их применения для защиТы сельскохозяйственных растений от вредных насекомых из отрядов Diptera и Lepidoptera.
С этой целью были поставлены следующие задачи:
- разработать методики выделения и оценки рецессивных сцепленных с полом и доминантных условно-летальных мутаций, транслокаций хромосом у видов с неразработанной частной генетикой, создать коллекции мутантных линий у яблонной плодожорки (Lepidoptera) и весенней капустной мухи (Diptera) и выявить среди них наиболее перспективные для генетической борьбы с этими вредителями сельскохозяйственных куль-
- определить закономерности наследования и реализации индуцированных радиацией повреждений хромосом у бабочек и мух, приводящих к снижению репродуктивного потенциала в ряду поколений;
- изучить генетические механизмы явления индуцируемой "наследуемой стерильности" у зшуекрылых и их более высокой радиорезистентности по сравнению с двукрылыми;
разработать принципы оценки и подобрать наиболее эффективные дозы облучения .оекомых, предназначенных для выпусков в природные популяции, и оптимальные соотношения выпускаемых и природных особей;
- усовершенствовать принципы и методы количественной оценки конкурентоспособности мутантных, облученных самцов и их потомков, как наиболее важной характеристики качества биоматериала при осуществлении генетического метода борьбы;
Страница
- изучить генетические механизмы полиморфизма природных популяций яблонной плодожорки и весенней капустной мухи по признакам, определяющим число генераций вредителей на протяжении сезона, и другие особенности частной генетики этих видов, важные для осуществления генетического метода борьбы с ними;
- разработать способы сравнительной оценки биологической эффективности различных вариантов генетического метода, основанных на использовании мутантных линий, индуцированных мутаций или их сочетаний, выявить наиболее перспективные типы мутаций для разработки этого метода у других представителей вредных двукрылых и чешуекрылых со слабо изученной частной генетикой.
Фактический материал. Исследования проводились во Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений (Санкт-Петербург, Пушкин) и на его опытных станциях (Ленинградская область, Крым, Краснодарский край) с 1976 по 1996 г. в рамках государственных программ ОНТП 051.05, отраслевых программ ВАСХНиЛ (впоследствии РАСХН), планов Координационного Центра стран СЭВ по проблеме защиты растений от вредителей и болезней, Восточнопалеарктической секции Международной организации по биологической борьбе с вредными животными и растениями и международных программ, координируемых объединенным сельскохозяйственным отделом ФАО/МАГАТЭ.
В основу работы положены данные, полученные и опубликованные автором лично или совместно с Е.М.Литвиновой, К.Л.Гользберг, Ю.Б.Самойловым, А.Н.Шведовым,
Н.В.Лазуркиной, Ю.Б.Ковалевым, Н.А.Беляковой, Л.К Сароян
Научная новизна. Большинство проведенных нами исследований вносят вклад в развитие энтомологии и частной генетики насекомых из отрядов Lepidoptera (яблонная плодожорка) и Diptera (весенняя и летняя - D.floralis капустные мухи), т.к. проводились на этих видах впервые. Наиболее общее и важное научное значение имеют:
- выявление рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций у яблонной плодожорки, приводящих к повышению конкурентоспособности гетерозиготных самцов, что свидетельствует о возможности существования моногенного гетерозиса у чешуекрылых
- установление характера наследования и реализации индуцированных радиацией изменений в хромосомах чешуекрылых (полицентрические) по сравнению с хромосомами двукрылых (моноцентрические), особенностей их проявления в виде доминантных летальных мутаций в зависимости от дозы облучения, пола облученных насекомых и их потомков F1, а во втором поколении после облучения в зависимости от уровня стерильности и noaaFI;
- выявление фактов, свидетельствующих о функционально "мокоцентрическом" поведении хромосом чешуекрылых в мейозе и о существовании иных (кроме полицентрической организации хромосом) механизмов, приводящих к гораздо более низкому уровню возникновения доминантных летальных мутаций в половых клетках чешуекрылых по сравнению с двукрылыми;
Страница
мул Фреда, по тем же закономерностям увеличивается от 1 до 2 при возрастании их КС. Это дает возможность использовать параметрические критерии различий для сравнения облученных разными дозами самцов или несущих разные мутации без их специального сравнения в экспериментах. Причем для более точного определения плодовитости и уровня гибели потомков в двух контрольных вариантах (при скрещивании нормальных самок с нормальными и тестируемыми самцами отдельно) могут быть объединены все имеющиеся экспериментальные данные, что особенно важно в отношении обычно сильно варьирующего показателя плодовитости. Кроме того, даже при снижении СС формулы Фреда дают менее точные значения, т.к. при их выведении были сделаны определенные упрощения. В результате, например, при 50%-ном снижении КС по формулам Фреда СС=0,33(3), а по нашим формулам 0,5.
5. Разделение полов.
Для подавляющего большинства вариантов генетического метода борьбы возможность автоматического разделения полов является желательным, а часто даже необходимым условием в связи с тем, что выпуск не полностью стерильных самок приводит к повышению репродуктивного потенциала популяции и численность вредителей не только не снижается, а может возрастать. Хорошей иллюстрацией этого положения могут служить результаты проведенного нами моделирования выпусков гетерозиготных по транслокациям насекомых (см. табл. 15-17, рис 7). Поэтому в наших исследованиях мы уделили этой проблеме большое внимание.
5.1. Чешуекрылые.
Для чешуекрылых эта проблема практически решается при наличии линии, сбалансированной по РСПЛМ, созданию которой у яблонной плодожорки мы посвятили довольно много времени (см. 3.3), но окончательного результата не достигли. Выделенные линии с отдельными РСПЛМ решают проблему преимущественного получения самцов лишь в небольшой степени. Однако, успешное выделение таких мутаций стимулировало нас на разработку схемы получения только мужского потомства у бабочек на основе условных РСПЛМ (рис. 6). Использование этой схемы дает некоторые преимущества над
Рисунок 6. Схема получения только мужского потомства у чешуекрылых.
а) разведение линии б) получение только самцов
(в пермиссивных условиях) (в рестриктивных условиях)
9 ЯГУ х 6 ЯуЯу 5 г+У X 6 ЯуЯу
5 ; 6 7}У7)У 5 гш ; 6 ЯуЪ+
выживают выживают гибнут выживают
где: 1у- рецессивная условно-летальная мутация.