Моделирование пространственно-временной динамики стеблевого кукурузного мотылька под воздействием трансгенной кукурузы

• Автор: Жадановская, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Обзор методов моделировании эволюции устойчивости насскомыхвредителей к трансгенным инсектицидным сельскохозяйственным культурам

1.1 Моделирование генетической структуры популяции

1Л Л Сложные имитационные модели

1Л .2 Модель ФишераХолденаРайта

1Л .3 Демогенстические модели.

1.2 Моделирование пространственной динамики популяций.

1.2Л Модели камерного типа

1.2.2 Клеточные автоматы.

1.2.3 Модели типа реакциядиффузия.

Задачи диссертационного исследования.
Глава 2 Демогенетическая модель эволюции устойчивости кукурузного стеблевого матылька к трансгенной кукурузе.
2.1 Описание модели.
2.1Л Популяционная генетика.
2.1.2 Моделирование популяционной динамики.
2.1.3 Моделирование стратегии высокая доза убежище.
2.1.4 Экологические упрощения в демогенетической модели.
2.1.5 Оценка экологических параметров демогенетической модели для кукурузного стеблевого мотылька
2.2 Качественный анализ демогенетической модели.
2.2.1 Однородная среда обитания вредителя
2.2.2 Неоднородная среда обитания вредителя
2.3 Численные эксперименты
2.3.1 Анализ устойчивости однородных и неоднородных по
пространству режимов модели
2.3.2 Исследование эффективности стратегии высокая доза убежище для ГО и ареала.
2.3.3 Оценка прибыли при использовании стратегии высокая доза убежище для ГО ареала
Выводы.
Глава 3 Двухуровневые демогенетические модели
3.1 Демогенетическая модель вредитель паразитоид.
3.1.1 Описание модели.
3.1.2 Оценка экологических параметров модели для паразитоида МасгосеШгш гапеШ.
3.1.3 Результаты численных экспериментов
3.2 Демогенетическая модель растительный ресурс вредитель
3.2.1 Описание модели.
3.2.2 Оценка экологических параметров модели для кукурузы
3.2.3 Результаты численных экспериментов
Выводы.
Заключение.
Приложении.
Литература


Одна из возможных причин, объясняющая полученные результаты, - значительное уменьшение плотности личинок мотылька на Bt-кукурузе. Следовательно, убежища обыкновенной кукурузы поблизости от Bt-кукурузных полей кажутся необходимыми не только для контроля развития Bt-устойчивости в популяции кукурузного мотылька, но и для сохранения естественных врагов данного вредителя (Sharma, Ortiz, ; Venditti, Steffey, ). Кроме того, низкие уровни паразитизма на Bt-полях могут способствовать распространению Bt-устойчивого гена в популяции. Bt- и обыкновенных полях за счет снижения изоляции Bt-устойчивых особей вредителя внутри Bt-полей (White, Andow, ). Использование биоконтроля популяции кукурузного мотылька посредством его естественных паразитоидов может быть чрезвычайно перспективным, поскольку продуктивность убежищ низка из-за высокого уровня заражения обыкновенной кукурузы мотыльком, что делает такую кукурузу малопригодной для сельского хозяйства (согласно Онстаду и др. Onstad et al. Изучение взаимодействия биоконтроля и биотехнологии (трансгенные растения) может способствовать интеграции этих двух важнейших стратегий, контролирующих численность вредителя на полях, и увеличить вероятность того, что удастся избежать проблем, связанных с возможной быстрой адаптацией вредителя к Bt-токсину (Losey et al. Среди потенциально важных паразитоидов выделяют личиночного па-разитоида - муху Lydella thompsoni Herting, - который может убить до % второго поколения мотылька в некоторых областях США (Capinera, ). Хотя во Франции, например, эффективность данного вида намного ниже, уровень паразитизма здесь не превышает в среднем 2. Agusti et al. Другой паразитоид - оса Macrocentrus cingulum Brischke (прежде grandii Giodanich), - поражающий личинок кукурузного мотылька и привезенный из Европы в США, где успешно адаптировался к среде, не только обладает хорошей синхронизацией взрослых особей с предпочитаемыми стадиями вредителя, но также показывает существенно высокие средние уровни паразитизма до % с максимумом % (Sked, Calvin, ). Wang et al, ). T. ostriniae может также быть эффективным для контроля инвазии стеблевого кукурузного мотылька О. О. furcanalis. Используя методику искусственного заселения кукурузных полей паразитоидом T. Вонг с соавторами (Wang et al, ) зарегистрировал >% паразитизма яиц О. Таким образом, математическое моделирование динамики системы “вредитель - паразитоид” в неоднородной среде необходимо, чтобы понять взаимодействие биотехнологии и биоконтроля, исследовать, возможно ли повысить эффективность стратегии “высокая доза - убежище” за счет включения паразитоида в биологическую систему, в которой виды вредителя подвержены отбору по признаку Bt-устойчивости. Целью диссертационной работы является разработка и исследование моделей эволюции устойчивости стеблевого кукурузного мотылька (Ostrinia nubilalis Hubner) к генетически модифицированной кукурузе. Такие модели должны учитывать ключевые элементы экологии и генетики насекомых, адекватно описывать динамику популяции вредителя в условиях пространственной неоднородности, возникающей в результате применения стратегии “высокая доза-убежище”, позволять исследовать ее эффективность как самостоятельной стратегии, так и в сочетании с биологическим контролем посредством естественных паразитоидов вредителя. Построенные пространственные демо-генетические модели представляют собой системы дифференциальных уравнений в частных производных типа “реакция-диффузия” (Марри, ; Okubo, Levin, ), где локальная кинетика конкурирующих генотипов вредителя задается модифицированной моделью Костицына (Kostitzin, ; а, б, в), а пространственные перемещения насекомых описываются диффузией. Модификации уравнений Костицына заключаются в том, что в качестве приспособленности каждого генотипа мы рассматриваем не плодовитость генотипа, а его выживаемость, а также предполагаем, что все экологические характеристики вредителя (коэффициенты рождаемости, смертности и конкуренции) одинаковы для различных генотипов за исключением коэффициентов приспособленности к среде (Жадановская, Тютюнов, ; Жадановская и др. Тютюнов и др. Zhadanovskaya et al.