Энтомопатогенные нематоды

Энтомопатогенные нематоды (Entomopathogenic nematodes) – группа нематод (паразитических нитевидных червей) поражающая насекомых. Используются в качестве действующих веществ инсектицидов.

Характеристика

Энтомопатогенные нематоды вызывают у восприимчивых насекомых нематодозы, заболевания чаще всего приводящие к летальному исходу[6].

Классификация

. Энтомопатогенные нематоды, поражающие насекомых-вредителей культурных растений, классифицируют следующим образом[2]:

Тип Nemathelminthes (Первичнополосые)

Класс Nematoda (Нематоды)

Подкласс Phasmidia или Secernentea (Фазмидиевые = Сецерненты)

Отряд Rhabditid

Cемейство Steinernematidae (Штейнерматиды)

Род Steinernema (Neoaplectana)

Семейство Heterorhabditidae (Гетерорабритиды)

Род Heterorhabditis

Род Steinernema

– описано около 65 видов, относящихся к пяти группам. Они различаются по размерам инвазионных личинок, строению губных папил. В данном роде преобладают группы с длиной тела инвазионных личинок от 700 до 1000 мкм, их обычно насчитывается около 35%, менее 600 мкм – 23%, более 1000 мкм – 26%. Личинки третьего возраста лишены кутикулы[6].

Род Heterorhabditis

– описано около 20 видов. По большинсству характеристик сходны с предыдущим родом. Личинки третьего возраста прикрыты кутикулой оставшейся от личинки второго возраста[6].

Симбиотические связи

. Главная биологическая особенность нематод указанных семейств – симбиотическая связь с патогенными бактериями. Эти бактерия являются обязательными обитателями пищеварительного тракта нематод, поскольку являются для них единственной пищей на всех стадиях развития. Эти же бактерии вызывают септимецию насекомых. В результате жизнедеятельности бактерий в полости тела насекомых развивается инфекция, уничтожающая все органы и ткани[7].

Нематоды рода Steinernema развиваются в симбиозе с бактериями рода Xenorhabdus. Нематоды рода Heterorhabditis развиваются в симбиозе с бактериями Photorhabdus. Симбиотические связи с бактериями выявлены у большинства описанных видов. Каждая из групп нематод отличается специфическими видами бактериальных симбиотов. Только для бактерий видов Xenorhabdus boyienii и Xenorhabdus szentirmaii выявлена связь с нематодами двух групп[6].

Бактерии родов Xenorhabdus и Photorhabdus являются не спорообразующими грамотрицательными, палочковидными бактериями, факультативными анаэробами. Оптимальная температура развития +28°C. Патогенность LD50 – около 100 клеток на одну особь хозяина[6].

Род бактерий Xenorhabdus включает 20 видов, род Photorhabdus – два[6].

Бактерии рода Xenorhabdus расположены в инвазионной личинке нематоды в особом органе – бактериальном везикуле. Бактерии Photorhabdus свободно перемещаются в просвете кишки инвазионной личинки[6].

На последней стадии развития симбиотические бактерии выделяют вещества подавляющие развитие других бактерий. Внутри инвазионных личинок бактерии находятся в состоянии покоя. Выход из этого состояния осуществляется в полости тела насекомого[6].

Действие на вредные организмы

Энтомопатогенные нематоды проявляют инсектицидное действие на вредных насекомых путем контактно-кишечного воздействия. Поражаются все стадии развития насекомого, кроме яйца[6].

Механизм действия

. Инвазионные личинки нематод третьего возраста способны сохраняться в почве до нескольких месяцев не питаясь. Личинки приближаются к обитающим в почве насекомым и проникают внутрь их тела пассивно (с кормом) или активно (через рот, анус, дыхальца, кутикулу). Обычно виды семейства Steinernematidae (Штейнерматиды) – через дыхальца и анальное отверстие, а Heterorhabditidae (Гетерорабритиды) – через межсегментные мембраны, прокалывая их каникулярным зубом[6].

Сразу после проникновения личинки нематод отрыгивают симбиотических бактерий и начинают питаться, постепенно превращаясь в личинок четвертого возраста, а затем в самцов и самок[6].

У Штейнерматид развиваются самцы и самки. Находясь в среде обитания, богатой бактериальной пищей, проникшие личинки достигают половой зрелости и при благоприятных условиях на 3–4 день спариваются. Через 24 часа после достижения половой зрелости самки начинают откладывать яйца, на пятый день после заражения в полости тела насекомого появляются личинки первого возраста нового поколения, они линяют и переходят во второй, а затем и в третий возраст. Последняя стадия развития в отличие от личинок первого возраста и взрослых нематод устойчива к высыханию. В случае гибели хозяина и нехватки пищи личинки третьего возраста (инвазионные) способны выходить во внешнюю среду и мигрировать в поисках новых жертв. Если поблизости нет насекомого, через 3–4 дня нематода прекращает двигаться и может несколько месяцев находиться в состоянии анабиоза. В этой стадии она зимует[1][7]. Самцы и самки второй генерации штейнерматид всегда меньше размеров, чем взрослые особи первой генерации[6].

У Гетерорабритид формируются гермафродитные самки, наполненные яйцами и личинками первого возраста. Личинки разрывают стенки гонад и двигаются в теле матери, продолжающей питание через пищевод, который сохраняется. В теле хозяина может развиваться одно или два, реже три поколения нематод. Дальнейшее развитие проходит так же, как и у штейнерматид[6].

Гибель насекомого в основном происходит из-за развивающейся в его организме инфекции, возбудителями которой являются бактерии-симбиоты нематод[6].

Установлено, что насекомые различных систематических групп различаются по степени восприимчивости к заражению энтомопатогенными нематодами. Исследования проводилось для Steinernema feltiae штамм SBS2-96 и Steinernema carpocapsae штамм SBZ-97. Наибольшую чувствительность к заражению нематодами проявили представители отрядов чешуекрылых и жесткокрылых. Перепончатокрылые оказались менее восприимчивы к заражению[2].

Нематоды в теле насекомого развиваются до тех пор, пока не разрушится все содержимое его тела[3]. Нематоды активны при 12–30°С[7]. Большое значение для эффективности применения паразитических нематод имеет влажность почвы. Отмечено, что зараженность была наивысшей при высокой температуре почвы и обилии почвенной влаги, там, где уровень грунтовых вод держался на небольшом расстоянии от поверхности[7].

Симптомы поражения

насекомых, зависят от вида нематоды и вида насекомого-хозяина, обобщить их практически невозможно. Визуально изменения могут никак не проявляться или быть очень заметными. Обычно диагноз подтверждается в ходе микроскопических исследований тела насекомого. Очень редко нематоды видны без микроскопа. Зараженные насекомые меньше двигаются и плохо питаются. Личинки насекомых становятся вялыми и изменяют окраску покровов[6]. При заражении личинки насекомых обычно приобретают ржавую или бурую окраску, сначала пятнистую, а перед гибелью – равномерную[6]. Скорость гибели насекомого и количество резвившихся в его организме поколений нематод зависят от численности первично внедрившихся инвазионных личинок[1].

Поражаемые виды

. Энтомопатогенные нематоды родов Steinernema и Heterorhabdites поражают широкий спектр видов различных семейств, в том числе: Таракановые, Медведки, Медведицы, Трипсы настоящие, Усачи (дровосеки), Листоеды, Долгоносики, Пластинчатоусые, Короеды, Чернотелки, Мухи минирующие, Цветочницы, Мухи настоящие, Пестрокрылки, Комары-долгоножки, Комары, Коконопряды, Совки (ночницы), Хохлатки, Огневки настоящие, Листовертки, Белянки[6].

В ходе полевых опытов было установлено, что энтомопатогенные нематоды в полевых условиях наиболее эффективно подавляют насекомых, повреждающих подземные части, чем вредителей обитающих на поверхности листьев и других частей растения[2].

Резистентность

. Перекрестная резистентность при обработке инсектицидами с действующими веществами энтомопатогенные нематоды не формируется ни к какими другими группами соединений классификации IRAC[8].

Однако исследования отношения нематода – насекомое выявили наличие многочисленных иммунных механизмов, активирующихся в организме насекомых в ответ на атаку энтомопатогенных нематод. Такие механизмы могут усилиться в ходе естественного отбора при неконтролируемом использовании инсектицидов c описываемым действующим веществом, что способствует формированию популяций резистентных к воздействию энтомопатогенных нематод[8].

Профилактика резистентности

. Предотвратить нежелательный эффект появления устойчивости к воздействию энтомопатогенными нематодами позволит использование инсектицидов с данными действующими веществами согласно разработанных производителем рекомендаций и чередование инсектицидных препаратов с различными механизмами действия[5].

Для чередования с инсектицидами. действующими веществами которого являются энтомопатогенные нематоды, подойдут инсектициды с соединениями любых других групп классификации IRAC, поскольку все они отличаются по механизму действия от данной группы[9].

Патогенные нематоды -
действующие вещества

Применение

Энтомопатогенные нематоды внедряются в сферу защиты растений в качестве действующих веществ инсектицидных препаратов. В настоящее время на территории России нет разрешенных препаратов инсектицидного действия с указанными действующими веществами[4].

До недавнего времени в сельском хозяйстве России и Белоруссии успешно использовались инсектициды Немабакт, ВС и Энтонем-F, ВС с действующими веществами соответственно Steinernema carpocapsae и Steinernema feltiae[2][6].

Токсикологические свойства и характеристики

Энтомопатогенные нематоды экологически безопасны для растений, теплокровных животных, человека, дождевых червей[6]. Это позволило Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) рекомендовать их в практике сельского хозяйства[7].

Классы опасности

. Инсектициды с действующими веществами энтомопатогенные бактерии относятся к малоопасным соединениям (4 класс опасности) по отношению к человеку и млекопитающим животным[6].

Получение

Энтомопатогенные нематоды и их симбиотические бактерии выращиваются в ёмкостях c естественной аэрацией на твердом инертном носителе – поролоновой крошке (объем кусочков от 1 до 6 м3). Крошка пропитана гомогенатом искусственной питательной среды, состоящей из соевой муки, растительного масла, пивных дрожжей, воды и дибазола[6].

Процесс культивирования начинается с приготовления чистой культуры симбиотических бактерий и культуры иновазионных личинок нематод с одним видом симбиотических батерий (монокресной культуры). Чистую культуру бактерий получают путем заражения нематодами гусениц большой вощинной моли (Galleria mellonella). Через 24 часа отбирают бактерии из гемолимфы насекомых и переносят их в чашки Петри с питательным агаром. После суточной инкубации при температуре 25–30°С отбирают колонии бактерий и инокулируют их в колбы с искуственной питательной средой – мясопептонным бульоном. Колбы помещают в качалку на двое суток[6].

Моноксенную культуру нематод получают при стерилизации инвазионных личинок в 0,1% растворе мертиолата в течение 30 минут, затем переносят ее в свежий раствор мертиолата и выдерживают еще три часа, затем ее промывают в стерильной воде и переносят в чашки Петри на питательный агар с готовой двухсуточной культурой симбиотических бактерий и инкубируют при температуре 25–28°C. Спустя 20–30 суток, когда размножение нематод прекращается, полученную культуру нематод используют для размножения на питательной среде[6].

В призводственных условиях чистые субкультуры симбиотических бактерий хранят на питательном агаре при температуре +12°C, периодически, не реже одного раза в месяц ее проверяют на чистоту. Эту культуру используют в процессе производства, а моноксенную культуру берут из емкостей в которых нематоды завершили свой цикл развития[6].

Энтамопатогенных немfтод реализуют в форме инвазионых личинок, помeщенных на влажную полиуретановую губку и содержат при температуре + 4°С. В холодилнике на влажном листе губки они могут храниться до трех месяцев[6].

История

Первые данные о заражении насекомых нематодами были получены человеком около 350 лет назад. Ранние научные работы по эптомогельминтологии относятся к XIX веку. Однако большинство работ, датируемых до тридцатых готов XX века носят описательный характер[2].

Представители нематод Steinernematidae (штейнернематиды) и Heterorhabditidae (гетерорабритиды) впервые были выделины в 1923 году на территории Германии из личинок пилильщика Caphalia abietis. В России эти виды нематод нематоды впервые были выделены в Удмуртии в 1926 году из погибших гусениц озимой совки энтомологом М.С. Кособуцким[2].

В 1929 г. в США было проведено описание Steinernema (Neoaplectana) glaseri Steiner, паразитировавшей па Хрущике японском (Popillia japonica). Это вид нематод показал высокую эффективность в борьбе с насекомыми, что привело к разработке способа его массового разведения. Исследования показали, что Steinernema glaseri успешно расселяется в ранее незараженной зоне и может быть использована в качестве биопестицида.

Филипьев в 1934 г. на территории России выделил и описал Steinernema (Neoaplectana) feltiae. А. Бовиен в Дании в 1937 г. – Steinernema (Neoaplectana) bibionis (австралийская популяция Steinernema (Neoaplectana) feltiae[2].

Интенсивное исследование нематод семейства Steinernematidae началось в середине 50-х гг. XX века. Вейзер в Чехословакии из гусениц яблонной плодожорки (Carpocapsa pomonella) выделил энтомопатогенную нематоду и описал ее как новый вид Steinernema (Neoaplectana) carpocapsae Weiser[2].

Ученые США, в гусеницах яблонной плодожорки обнаружили нематоду Steinernema (Neoaplectana) carpocapsae Weiser штамм «DD-ІЗб»[2].

В 1969 году исследованиями сотрудников ВИЗР определен наиболее вирулентный штамм Steinernema (Neoaplectana) carpocapsae «agriotos», выделенный из щелкунов (Elateridae)[2].

С 1993 г. в лаборатории микробиологического метода защиты сельскохозяйственных культур от вредителей и болезней БелНИИЗР приступили к исследованиям по определению возможности использования энтомопатогенных нематод для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. В опытах использовали биопрепарат Немабакт, нарабатываемый в ВИЗР[2].

Интерес ученых и практиков к использованию нематод в сфере защиты растений не ослабевает и в настоящее время[2].

 

Оставьте свой отзыв:

Отзывы:

Комментарии для сайта Cackle

Составители:

 

Страница внесена:

Последнее обновление: 27.01.25 16:22

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:
1.

Беднова О.В. Немабакт – биоинсектицид, перспективный в лесозащите. Журнал «Лесное хозяйство» №1, 2003.

2.

Безрученок Н.Н. Микульская Н.И. Энтомопатогенные нематоды: Состояние и перспективы использования в борьбе с вредными насекомыми в Беларуси. УДК 632.937.11:632. 7(476), Защита растений (юбилейный выпуск) XXV. 30-летию БелНИИЗР посвящается, Белорусский научно-исследовательский институт защиты растений, 2000 – стр. 53 – 58.

3.

Бобрешова И.Ю. Энтомопатогенные нематоды защищают капусту от листогрызущих вредителей. Журнал «Защита и карантин растений» №6, 2004.

4.

Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2024 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)

5.

Зинченко В.А. Химическая защита растений: средства, технология и экологическая безопасность. – М.: «КолосС», 2012. – 127 с.

6.

Каплин В.Г. Прикладная нематология. Самара: РИЦ СГСХА, 2012.– 384 c.

7.

Ткачева Л.Б., Морозов Ю.И. Немабакт – препарат для защиты от вредных насекомых. Журнал «Гавриш» №5, 2003.

8.

Eleftherianos I, Shokal U, Yadav S, Kenney E, Maldonado T., Insect Immunity to Entomopathogenic Nematodes and Their Mutualistic Bacteria, 2017:402:123-156. doi: 10.1007/82_2016_52.

Источники из сети интернет:
9.

Irac-online.org.

Свернуть Список всех источников