ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені В.В.ДОКУЧАЄВА

ДАВИДЕНКО Катерина Валеріївна

УДК 630*4:595.7.082

БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ОПТИМІЗАЦІЇ ВИРОБНИЦТВА ВІРУСНИХ ПРЕПАРАТІВ ДЛЯ ЗАХИСТУ ЛІСУ ВІД КОМАХ-ХВОЄГРИЗІВ

16.00.10 – ентомологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Харків – 2005

Дисертацією є рукопис

Дисертаційна робота виконана в Українському науково-дослідному інституту лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького Державного комітету лісового господарства України та Національної Академії наук України

Науковий керівник –доктор сільськогосподарських наук, с.н.с., Мєшкова Валентина Львівна, Український науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького, перший заступник директора, головний науковий співробітник лабораторії захисту лісу

Офіційні опоненти: | доктор сільськогосподарських наук, с.н.с., Дрозда Валентин Федорович, Національний аграрний університет, кафедра захисту лісу, доцент; |

кандидат сільськогосподарських наук, доцент, Сіроус Лідія Яківна, Харківський національний аграрний університет імені В.В.Докучаєва Міністерства аграрної політики України, кафедра зоології та ентомології, доцент. |

Провідна установа – | Інститут захисту рослин УААН, м. Київ, лабораторія прогнозів і економіки

Захист дисертації відбудеться “27_” _жовтня_ 2005 р. о _12_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.803.02 у Харківському національному аграрному університеті ім. В.В.Докучаєва за адресою: 62483, Харківська обл., Харківський р-н, п/в "Комуніст–1". ХНАУ, учбовий корпус №4, аудиторія 407.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного аграрного університету ім. В.В.Докучаєва за адресою: 62483, Харківська обл., Харківський р-н, п/в "Комуніст–1". ХНАУ, учбовий корпус №4, аудиторія 407.

Автореферат розісланий “22 _вересня_ 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради |

Білик М.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема виробництва ентомопатогенних вірусних препаратів для вчасного й ефективного захисту соснових лісів України тісно пов’язана з отриманням личинок відповідних комах та одержанням максимальної кількості вірусного матеріалу при мінімальних витратах часу і праці. Для цього необхідно визначити оптимальні умови отримання личинок комах-хвоєгризів у різні пори року, їх утримання та інфікування ентомопатогенними вірусами. Зазначені питання вивчено значною мірою для комах-шкідників листя сільськогосподарських культур і лісу (Злотин, 1981; Дубко, 1995; Орловская, 1998; Покозій, Мороз, 1998; Маркіна, 1999; Дрозда, 2001), тоді як комахам-хвоєгризам приділялося менше уваги. Актуальність наших досліджень підтверджує впровадження їх результатів у практику виробництва вірусних препаратів Вірін-ЗСП та Вірін-Діпріон на ДСЛО „Укрлісозахист”.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за темою дисертації виконано у Харківському головному спеціалізованому лісозахисному підприємстві ДСЛО “Укрлісозахист” і Українському науково-дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького і є частиною державної науково-дослідної програми за замовленням Державного комітету лісового господарства України за темами: “Розробити систему лiсопатологiчного обстеження та технологiю застосування нових препаратiв для захисту лiсу вiд шкiдникiв та хвороб” (1996–1998), №13, ДР 0196U018783; “Розробити методику прогнозування спалахiв хвоєгризучих шкiдникiв лiсу” (1999–2000) №5, ДР 0199U002601; “Дослідити вплив еколого-біологічних факторів на пошкодження комахами соснових культур і розробити заходи щодо їх захисту та підвищення стійкості до ентомошкідників” (2001–2004), №9, ДР 0101U005116.

Мета і завдання дослідження. Мета – визначити оптимальні умови одержання біоматеріалу – основи вірусних препаратів для захисту лісу від комах-хвоєгризів.

Завдання дослідження:–

визначити оптимальні умови (температура, освітлення) реактивації діапаузи комах-хвоєгризів з різним типом сезонного розвитку (рудий сосновий пильщик, звичайний сосновий пильщик, сосновий шовкопряд) для одержання личинок у різні терміни;–

установити оптимальні умови (температура, освітлення, корм, щільність) утримання личинок комах-хвоєгризів з різним типом сезонного розвитку (рудий сосновий пильщик, звичайний сосновий пильщик, сосновий шовкопряд, соснова совка);–

визначити доцільність виробництва препаратів на основі ентомопатогенних вірусів окремих видів комах-хвоєгризів (рудий сосновий пильщик, звичайний сосновий пильщик, сосновий шовкопряд, соснова совка);–

установити оптимальні умови інфікування комах-хвоєгризів ентомопатогенними вірусами (вік личинок, концентрація поліедрів при інфікуванні, тривалість живлення обприсканою вірусним препаратом хвоєю, температура) для одержання максимальної кількості вірусного матеріалу.

Об’єкт дослідження – оптимізація отримання у різні терміни та утримання личинок комах-хвоєгризів із метою одержання біоматеріалу – основи виробництва вірусних препаратів для захисту лісу.

Предмет дослідження – біологічні показники комах-хвоєгризів (рудого і звичайного соснових пильщиків, соснового шовкопряда та соснової совки) і інтенсивність накопичення біоматеріалу для виробництва вірусних препаратів за різних умов утримання личинок і їх інфікування.

Методи дослідження. Методи реактивації діапаузи (Злотін, 1981) для можливості одержання личинок комах-хвоєгризів у різні терміни, визначення біологічних показників комах для оптимізації утримання комах у лабораторних контрольованих умовах (Головко, Чепурная, Злотин, 1995; Надзор, ..., 1965), інфікування ентомопатогенними вірусами та їх діагностика (Мешкова, 1985) з метою визначення доцільності впровадження ентомопатогенних штамів для виробництва вірусних препаратів, визначення показників LD50 (Finney, 1964) та LT50 (Slizynski, Lipa, 1973), оцінка інтенсивності накопичення поліедрів (Монастырский, Горбатовский, 1991) для удосконалення технології виробництва вже існуючих ентомопатогенних препаратів.

Наукова новизна результатів досліджень. Уперше визначено умови (температура, фотоперіод) реактивації діапаузи рудого соснового пильщика (на стадії яйця), соснового шовкопряда (на стадії гусениці), звичайного соснового пильщика (на стадії еонімфи) та одержання личинок у різні терміни. Вперше експериментально доведено, що тривалість розвитку рудого соснового пильщика у коконах зменшується при їх утриманні в умовах нижчої температури та коротшого фотоперіоду. Розраховано рівняння зв’язку тривалості діапаузи гусениць соснового шовкопряда з температурою їх утримання.

Уперше встановлено оптимальні показники температури, фотоперіоду, виду корму для утримання рудого та звичайного соснових пильщиків, соснової совки і соснового шовкопряда. Для останнього виду встановлено також оптимальну щільність утримання залежно від віку комах.

Уперше в Україні для рудого соснового пильщика і вперше у світі для звичайного соснового пильщика визначено показники LT50 та LD50, які свідчать, що для першого виду є характерними гострі вірусні епізоотії, а для другого – хронічні. Установлено, що для одержання найбільшої кількості поліедрів слід інфікувати личинок IV віку суспензією, що містить 12,8?107 (для звичайного соснового пильщика) та 105 (для рудого соснового пильщика) поліедрів/мл.

Практичне значення одержаних результатів. Обґрунтовано методику одержання личинок рудого та звичайного соснових пильщиків, соснового шовкопряда у різні терміни. Установлено оптимальні умови лабораторного утримання комах-хвоєгризів (температура, фотоперіод, підготування корму), а для соснового шовкопряда – щільності утримання гусениць. Визначено вік личинок і концентрацію поліедрів при їх інфікуванні (для рудого та звичайного соснових пильщиків), тривалість і температуру утримання на обробленій вірусом хвої (для рудого соснового пильщика), за яких можна одержати найбільшу кількість вірусного матеріалу для виробництва препаратів.

Одержані результати впроваджено у практику виробництва вірусних препаратів Вірін-ЗСП та Вірін-Діпріон на ДСЛО „Укрлісозахист”. При середніх обсягах виробництва 650 л на рік економічний ефект за рахунок удосконалення технології одержання вірусного біоматеріалу становить по препарату Вірін-Діпріон 14560 грн., по препарату Вірін-ЗСП – 16640 грн. Розроблені при виконанні дисертаційної роботи методичні підходи використані на ДСЛО „Укрлісозахист” також для тестування хімічних інсектицидів, визначення стану природних популяцій комах-хвоєгризів, зараженості їх паразитами тощо.

Особистий внесок здобувача. Обґрунтування напряму досліджень, їх проведення, аналіз одержаних даних, формулювання теоретичних положень і висновків виконані особисто дисертантом. Збирання ентомологічного матеріалу в осередках масового розмноження комах-хвоєгризів і впровадження вдосконаленої технології виробництва вірусних препаратів Вірін-ЗСП та Вірін-Діпріон проведено у межах виробничої діяльності ДСЛО „Укрлісозахист”.

Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на науково-виробничій конференції у Бердську Новосибірської області (8–10 квітня 1998 року); на Міжнародному симпозіумі СПС МОББ (Одеса, 28 вересня – 2 жовтня 1999 р.); науково-практичній конференції, присвяченій 30-річчю БілНДІЗР (Мінськ–Прилуки, 19–21 лютого 2001 р.); ХІІ з’їзді Російського ентомологічного товариства (Санкт-Петербург, 19–24 серпня 2002 р.); Міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 70-річчю факультету захисту рослин ХНАУ (Харків, 9–10 вересня 2002 р.); науково-практичній конференції, присвяченій 75-річчю Степового філіалу УкрНДІЛГА (Цюрупинськ, 11–12 вересня 2002 р.), Міжнародному симпозіумі МОББ (Москва–Звєнігород, 8–11 червня 2003 р.); науково-практичній конференції в УкрНДІЛГА (Харків, 7–10 жовтня 2003 р.).

Публікації. Основні положення дисертації висвітлені у 14 друкованих працях, з яких 7 опубліковано у фахових виданнях.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація викладена у вигляді рукопису на 180 сторінках комп’ютерного тексту, складається зі вступу, 5 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних літературних джерел (261 найменування, з яких 69 – іноземними мовами) і додатків. Робота містить 39 таблиць, 25 рисунків. Список використаних джерел, таблиці, рисунки та додатки містяться на 34 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

КОМАХИ ЯК БІОМАТЕРІАЛ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА

ВІРУСНИХ ПРЕПАРАТІВ

З комах-хвоєгризів, для яких характерні спалахи масового розмноження у лісових насадженнях України, провідне місце посідають із лускокрилих (Lepidoptera) сосновий шовкопряд (Dendrolimus pini L., Lasiocampidae) та соснова совка (Panolis flammea Schiff., Noctuidae), а з перетинчастокрилих (Hymenoptera: Tenthredinidae) – звичайний (Diprion pini L.) та рудий (Neodiprion sertifer Geoffr.) соснові пильщики (Мєшкова, 2002).

Серед безпечних для довкілля засобів регулювання чисельності шкідливих комах провідне місце посідають вірусні препарати, завдяки їх специфічності, високій вірулентності, здатності викликати епізоотії в популяціях цільових організмів, що утримує їх чисельність на економічно допустимому рівні (Орловская, Шумова, 1980; Митрофанов, Смирнов, 1998).

В Україні вірусні препарати виробляють для захисту лісу від непарного шовкопряда та соснових пильщиків (Meshkova, 1998; Кучерявенко, Давиденко, 2002). Інфекційний матеріал для виробництва ентомопатогенних вірусних препаратів накопичують у сприйнятливих комахах, яких збирають в осередках масового розмноження або вирощують у контрольованих умовах і штучно інфікують. Препарати тестують на безпеку для здоров’я людини та довкілля (Васильева, Лебединец, 2001).

Розглянуто наукові засади вирощування комах у контрольованих умовах для вирішення завдань захисту рослин. Для оцінки якості корму і стану насаджень за виживанням комах після живлення листям з різних за стійкістю насаджень, для оцінки ефективності ентомофагів, мікробіологічних та хімічних препаратів потрібна стандартна культура. Проте за використання препаратів у природній популяції смертність особин може суттєво варіювати залежно від фази спалаху, погодних і лісорослинних умов (Мєшкова, Давиденко, 2000). Для оцінки стану популяцій комах, розмноження ентомофагів або виробництва вірусних препаратів часто достатньо утримувати комах упродовж одного покоління (Goussard, Geri, 1998; Гулий, Рыбина, 1998; Дрозда, 2001).

Вирощування комах у терміни, що відрізняються від природних, вимагає вирішення питань реактивації діапаузи та забезпечення корму потрібного складу (Злотин, 1966; Дрозда, 2001). Кормовим субстратом для фітофагів може бути природний зелений корм, штучне поживне середовище (ШПС) і замінники основної кормової рослини (Злотин, 1982; Дубко, 1995; Андреева, 2002). Більшість вирощуваних комах-фітофагів живляться на однорічних сільськогосподарських культурах, листяних плодових і лісових породах. Утриманню комах-хвоєгризів досі приділялося значно менше уваги.

Аналіз літературних даних свідчить про необхідність досліджень щодо одержання комах у терміни, які відрізняються від природних, а також визначення умов їх утримання, за яких можна одержати з личинок максимальну кількість вірусного матеріалу за мінімальних витрат часу та праці.

ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

У дослідженнях використовували соснового шовкопряда, соснову совку, рудого та звичайного соснових пильщиків. Ці види є поширеними шкідниками сосни, для яких характерні спалахи масового розмноження. Вони є представниками різних груп за типом сезонного розвитку (Мєшкова, 2001), що свідчить про відміни в методиці їх лабораторного утримання у терміни, які відрізняються від природних. І, нарешті, для всіх цих видів відомі ентомопатогенні віруси, але роль вірусної епізоотії в динаміці їх популяцій різна (Orlovskaya, 1998).

Комах для дослідів збирали в лісових насадженнях у терміни, що відповідають біології видів. Експерименти щодо вивчення впливу умов утримання на життєздатність комах проводили у термошафі “Бруве-100” з автоматичним регулюванням температури та фотоперіоду. Визначали тривалість розвитку особин, життєздатність яєць, личинок (гусениць), особин у коконах (для пильщиків), лялечок (для лускокрилих), загальну життєздатність, частку самок імаго, їх плідність і перспективний ріст чисельності (Чепурная та ін., 1995).

Комах інфікували шляхом обприскування хвої вірусною суспензією. Вірусні захворювання діагностували за зовнішніми симптомами та з використанням мікроскопічних методів (Митрофанов, Смирнов, 1998). Вплив вірусної інфекції на популяції комах оцінювали за показниками LD50 (доза поліедрів, при якій відбувається загибель 50% особин) і LT50 (період, за який відбувається загибель 50% особин), що визначали пробіт-методом (Finney, 1964; Slizynski, Lipa, 1973).

Кожну загиблу личинку зважували, визначали у камері Горяєва титр поліедрів, а потім обчислювали їх кількість на особину та на 1 мг її маси. Для інфікування звичайного соснового пильщика використовували суспензію, що містила від 8?106 до 5,12?107 поліедрів/мл.

Щодо рудого соснового пильщика було проведено три серії дослідів. У першій – випробували суспензію вірусу ядерного поліедрозу (від 103 до 5?106 поліедрів/мл) при температурі 17–19С. Через три доби хвою заміняли на свіжу. У другій серії концентрація поліедрів в 1 мл вірусної суспензії при інфікуванні личинок становила 105, температура – 17–19С, а тривалість утримання личинок на інфікованій хвої у різних варіантах – 24, 48 і 72 години. У третій серії – концентрація вірусної суспензії при інфікуванні личинок становила 105 поліедрів/мл, личинок утримували на інфікованій хвої – три доби, а температура у різних варіантах становила від 18 до 30С.

Статистичну обробку одержаних даних проводили стандартними методами (Лакин, 1990) за допомогою комп’ютерних програм Excel 5.0.

ОДЕРЖАННЯ ЛИЧИНОК КОМАХ-ХВОЄГРИЗІВ У РІЗНІ ТЕРМІНИ

Одержання комах-хвоєгризів для дослідів у різні терміни є необхідним для оцінки життєздатності популяцій, тестування хімічних і мікробіологічних інсектицидів, пасування та порівняння штамів ентомопатогенних вірусів, оцінки якості природного корму та штучних поживних середовищ. Одержання комах у різні терміни ускладнюється через наявність у них діапаузи, яка дає змогу у природі пережити несприятливі погодні умови та відсутність придатного корму. Діапауза рудого соснового пильщика спостерігається на стадії яйця (зимова) та на стадії еонімфи (літня), у соснового шовкопряда – на стадії гусениці, у соснової совки – на стадії лялечки, у звичайного соснового пильщика – на стадії еонімфи.

Доведено можливість одержання для дослідів личинок рудого соснового пильщика як за три місяці до початку їх вилуплення у природних умовах (20 січня), так і на один-два місяці пізніше (24 червня). Для найбільш раннього одержання личинок доцільним є початок інкубації яєць наприкінці грудня. У період з 20 листопада (найбільш рання дата початку інкубації) до 20 квітня (термін розвитку яєць у природних умовах) тривалість розвитку яєць рудого соснового пильщика була меншою, якщо інкубацію починали пізніше. За пізніших термінах одержання личинок життєздатність яєць була суттєво нижчою (табл.1).

При утриманні коконів рудого соснового пильщика в умовах повної темряви при значеннях температури 18С імаго вилітали 1–3 вересня, а при 23С – 22–25 вересня (P<0,001); при утриманні коконів в умовах фотоперіоду 16:8 і таких самих температурах – 5–7 вересня та 25–28 вересня відповідно (P<0,0001). Кокони, які утримували при температурі 18С, найшвидше розвивалися у повній темряві, а найдовше – при фотоперіоді 16:8 (P<0,01). Виліт імаго відбувався при утриманні коконів в умовах повної темряви 1–3 вересня, а при фотоперіоді 16:8 – 5–7 вересня. За умов утримання коконів при температурі 23С у повній темряві виліт імаго спостерігався 22–25 вересня, а при фотоперіоді 16:8 – 25–28 вересня (P<0,001).

Таблиця 1

Залежність тривалості розвитку яєць рудого соснового пильщика та кількості личинок, що вилупилися, від початку інкубації(1998–2000роки)

Дати | Тривалість | Життєздатність | початку інкубації | вилуплення личинок (середні) | розвитку яєць, днів | яєць, % | 20.IX––– | 20.X––– | 20.XI | 15.I | 567,2 | 75,36,2 | 20.XII | 20.I | 315,6 | 85,39,1 | 25.I | 07.II | 134,3 | 84,67,3 | 07.II | 19.II | 123,4 | 86,86,7 | 17.II | 25.II | 82,1 | 92,56,4 | 20.III | 26.III | 61,5 | 96,43,2 | 20.IV | 22.IV | 21 | 97,32,9 | 20.V* | 26.V | 62,5 | 72,15,6 | 20.VI* | 24.VI | 41,5 | 22,43,2 | Контроль ** | 23.IV–2.V– | 92,46,3 | ______

* Пагони з яйцекладками утримували з лютого при 5С; ** – вилуплення личинок у природних умовах.

У найкоротші терміни імаго рудого соснового пильщика в лабораторних умовах можна одержати, якщо кокони утримувати при “змішаному” температурному режимі (кокони утримували спочатку 60 днів при температурі 18С, потім 10 днів при температурі -2 – 0С, а після цього до вильоту – при 18С) у повній темряві.

Гусениці соснового шовкопряда входять у діапаузу при зменшенні тривалості світлового дня до 10 годин. У варіанті постійного утримання при 14-годинному освітленні близько 40% гусениць розвивалися без діапаузи. При одночасному початку діапаузи гусениць (15 жовтня) її тривалість була меншою, якщо особин утримували при вищій температурі (табл.2). При температурі 23С зменшувалась інтенсивність живлення та виживання гусениць.

Побудовано рівняння зв’язку між температурою утримання гусениць (Х) соснового шовкопряда і тривалістю діапаузи (Y):

Y = 0,29 Х2 - 12,29 Х + 150,89. (r=0,97) (1)

Це дає змогу визначити терміни виходу гусениць із діапаузи при даній температурі і своєчасно підготувати садки та забезпечити свіжий корм, а також підібрати режим температури для одержання гусениць для дослідів у визначену дату.

Таблиця 2

Вплив температури утримання гусениць соснового шовкопряда на тривалість їх діапаузи і життєздатність (1997–1999 рр.)

Температура | Терміни діапаузи | Тривалість | Життєздатність | утримання, С | початок | закінчення | діапаузи, днів | гусениць, % * | 14 | 15.Х | 20.ХІ | 36 | 80±6,6 | 16 | 15.Х | 9.ХІ | 25 | 78±7,2 | 18 | 15.Х | 7.ХІ | 23 | 76±5,8 | 20 | 15.Х | 5.ХІ | 21 | 74±7,1 | 23 | 15.Х | 1.ХІ | 17 | 68±6,1 | __________

* Виживання гусениць за період до наступного линяння.

Доведено можливість одержання личинок звичайного соснового пильщика на два-чотири місяці раніше від природних термінів шляхом реактивації діапаузи особин у коконах шляхом утримання при змінюванні температур або при постійній температури 24С при природному освітленні.

БІОЛОГІЧНІ ПОКАЗНИКИ КОМАХ-ХВОЄГРИЗІВ

ЗАЛЕЖНО ВІД УМОВ УТРИМАННЯ

Найкращі показники життєздатності рудого соснового пильщика при вирощуванні в зимовий період відмічено при попередньому вміщенні зрізаних гілок сосни у воду в опалюваному приміщенні. При лабораторному утриманні показник перспективного росту чисельності рудого соснового пильщика (590,8 шт.) був вищий при температурі 22С та фотоперіоді 16:8.

Розвиток личинок рудого соснового пильщика в досліді виявився повільнішим, ніж за фенологічною кривою, побудованою за багаторічними спостереженнями у різних популяціях (Мєшкова, 2001) (рис. ). Щодо соснової совки також підтверджено висновки В. Л. Мєшкової (2002) про уповільнення розвитку комах-фітофагів на несприятливому кормі за однакової температури.

Найбільше виживання, як і інтенсивність живлення гусениць соснового шовкопряда, спостерігалися при температурі 23С і годівлі на хвої. Оптимальна щільність утримання гусениць цього виду зменшувалася з їх віком: у І – ІІІ віках їх слід утримувати по десять, у IV – V – по три, після V – по одній особині.

Життєздатність гусениць соснової совки була найбільшою (71,2%) за умов утримання на хвої при 16С. Їх розвиток тривав на хвої швидше, ніж на штучному поживному середовищі, при температурі 14С – на 1,9 днів, а при 20С – на 5,2 дня. Різниця за масою лялечок за утримання на хвої при температурі 14 і 20С становили 59 мг, а на штучному поживному середовищі при таких самих значеннях температури – 73 мг.

Найшвидше личинки звичайного соснового пильщика розвивалися при 24С, не залежно від освітлення. Їх виживання було найвищим (85,6%) при фотоперіоді 16:8 годин і температурі 20С. Також найвищими за цих умов були частка самок, виліт імаго (%), плідність і перспективний ріст популяції (Р<0,01).

Порівняння результатів дослідів щодо чотирьох комах-хвоєгризів з різним типом сезонного розвитку свідчить про найбільшу життєздатність особин при утриманні їх на хвої при фотоперіоді 16:8 годин і температурі 20–23С. Саме такий фотоперіод є максимальним для широти Харкова (50ПнШ), а така температура є характерною в період живлення гусениць (личинок) цих видів.

ОПТИМІЗАЦІЯ ОДЕРЖАННЯ БІОМАТЕРІАЛУ – ОСНОВИ ВІРУСНИХ ПРЕПАРАТІВ ДЛЯ ЗАХИСТУ ЛІСУ ВІД КОМАХ-ХВОЄГРИЗІВ

Досліди з комахами-хвоєгризами, зібраними в осередках масового розмноження, свідчать про доцільність виробництва препаратів на основі вірусів ядерного поліедрозу кишкового типу звичайного та рудого соснових пильщиків. Значення LD50 для звичайного соснового пильщика за даними на 12-й день після інфікування для личинок ІІ, ІІІ і IV віків становили 1,26?107; 3,16?107 та 7,94?107 поліедрів/мл (рис. ). Значення LD50 для рудого соснового пильщика за даними щодо його загибелі на 9-й день після інфікування для личинок ІІ, ІІІ і IV віків становили 2,2?104; 3,98?104 та 2,68?105 поліедрів/мл. Дані щодо LT50 та LD50 свідчать, що вірус ядерного поліедрозу здатен викликати в рудого соснового пильщика гострі епізоотії, а у звичайного соснового пильщика – хронічні.

Вихід поліедрів з однієї личинки звичайного соснового пильщика був найвищим за використання суспензії в концентрації 12,8?107 поліедрів/мл для інфікування личинок IV віку. За збільшення концентрації удвічі вихід поліедрів із інфікованих личинок достовірно не підвищився (Р=0,05), що пояснюється прискоренням загибелі личинок зі збільшенням концентрації суспензії та накопиченням ними меншої маси і, відповідно, меншої кількості поліедрів.

Накопичення поліедрів у личинках рудого соснового пильщика закономірно зменшувалося зі збільшенням концентрації вірусної суспензії при інфікуванні (r для личинок різного віку становив 0,88–0,93) (рис. ).

Збільшення концентрації поліедрів понад 105 в 1 мл при інфікуванні не призводило до суттєвого збільшення виходу поліедрів з однієї личинки (Р=0,05). Тривалість утримання личинок рудого соснового пильщика на контамінованій хвої суттєво не впливала на темпи їх загибелі та накопичення вірусного матеріалу.

Сумарна кількість поліедрів, одержаних із загиблих особин рудого соснового пильщика, зменшувалася зі збільшенням як концентрації вірусної суспензії при інфікуванні (рис. ), так і температури, що пояснюється прискоренням загибелі личинок (рис. ).

Зв’язок між масою личинок рудого соснового пильщика (х), загиблих від вірозу, та виходом з них поліедрів (у) характеризується рівнянням:

у = 0,32 х + 2,57. (r=0,79) (2)

Це свідчить, що у варіанті утримання личинок, у якому більше наростає їх маса, можна одержати більшу кількість поліедрів з кожної личинки.

Залежність сумарного накопичення поліедрів личинками рудого соснового пильщика (у, у десяткових логарифмах) від температури їх утримання (х) характеризується рівнянням:

y=-0,097x+11,38. (r= 0,98) (3)

Найбільша сумарна кількість поліедрів (1,58?109) накопичувалася при утриманні личинок при значенні температури 18С, при 24С вона була майже вдвічі менша, а при 26С – майже у 5 разів менша.

ВИСНОВКИ

З метою удосконалення виробництва препаратів для захисту лісу на основі ентомопатогенних вірусів та їх тестування визначено оптимальні умови одержання личинок комах-хвоєгризів у різні терміни і виявлено оптимальні умови їх утримання та інфікування.

1. Визначено умови для одержання личинок рудого соснового пильщика за три місяці до їх вилуплення у природі (ІІІ декада січня). Для цього необхідно починати інкубацію яєць при 22С наприкінці грудня. Тривалість розвитку яєць рудого соснового пильщика при початку їх інкубації 20 грудня становить 31 день, при початку 25 січня – 13 днів, при початку 20 березня – 6 днів.

При одержанні личинок рудого соснового пильщика на одиндва місяці пізніше від природних дат (найпізніше – 24 червня) життєздатність яєць суттєво знижується. При початку інкубації яєць 20 травня їх життєздатність становила 72,1%, а при початку 20 червня – лише 22,4%.

2. Установлено, що тривалість розвитку рудого соснового пильщика в коконах зменшується за їх утримання як при нижчому значенні температури, так і при коротшому світловому дні. При утриманні коконів рудого соснового пильщика в умовах повної темряви при 18С імаго вилітали 1–3 вересня, а при 23С – 22–25 вересня (P<0,001), при фотоперіоді 16:8 і таких самих температурах – 5–7 вересня та 25–28 вересня відповідно (P<0,0001).

3. За постійного утримання гусениць соснового шовкопряда при 14-годинному освітленні близько 40% гусениць розвивається без діапаузи. За одночасного початку діапаузи гусениць соснового шовкопряда (15 жовтня) її тривалість є меншою при вищій температурі (при 14°С вона становила 80%, при 20°С – 74%, при 23°С – 68%). Життєздатність гусениць була нижчою за вищих значеннях температури під час діапаузи: при 14°С вона становила 80%, при 20°С – 74%, при 23°С – 68%. Найбільші життєздатність та інтенсивність живлення гусениць соснового шовкопряда спостерігалися при температурі 23С і годівлі на хвої. Гусениць соснового шовкопряда у І – ІІІ віках слід утримувати по десять, у IV – V – по три, після V – по одній особині.

4. Доведено можливість одержання личинок звичайного соснового пильщика на два-чотири місяці раніше від природних термінів шляхом реактивації діапаузи особин у коконах дією змінних температур або постійної температури 24С при природному освітленні.

5. Показник перспективного росту чисельності рудого соснового пильщика (590,8 шт.) є максимальним при утриманні личинок на хвої при температурі 22С та фотоперіоді 16:8 годин. Життєздатність личинок звичайного соснового пильщика є найвищою (85%) при температурі 20С і фотоперіоді 16:8 годин.

6. Визначено, що життєздатність гусениць соснової совки є найбільшою (71,2%) за утримання на хвої при 16С. На хвої гусениці розвивалися швидше, ніж на штучному поживному середовищі, при 14С – на 1,9 дня, а при 20С – на 5,2 дня. За умов утримання на хвої при 14 та 20С різниця за масою лялечок становила 59 мг, а при утриманні на штучному поживному середовищі при такій самій температурі – 73 мг.

7. Найбільшу життєздатність при лабораторному утриманні комах-хвоєгризів з різним типом сезонного розвитку відмічено при утриманні їх на хвої при температурі 16–23С та фотоперіоді 16:8 годин. Саме такий фотоперіод є максимальним для широти Харкова (50ПнШ), а такі значення температури характерні для періоду живлення гусениць (личинок) цих видів у природі.

8. Обґрунтовано доцільність виробництва препаратів на основі вірусів ядерного поліедрозу кишкового типу звичайного та рудого соснових пильщиків. Для обох видів пильщиків показник LT50 з віком личинок збільшувався, а LD50 – зменшувався.

Значення LD50 для звичайного соснового пильщика за даними на 12-й день після інфікування для личинок ІІ, ІІІ і IV віків становили 1,26?107; 3,16?107 та 7,94?107 поліедрів/мл. Значення LD50 для рудого соснового пильщика за даними про його загибель на 9-й день після інфікування для личинок ІІ, ІІІ і IV віків становили 2,2?104; 3,98?104 та 2,68?105 поліедрів/мл. Значення LT50 та LD50 свідчать, що для рудого соснового пильщика є характерними гострі вірусні епізоотії, а для звичайного рудого пильщика – хронічні.

9. Вихід поліедрів з однієї личинки звичайного соснового пильщика є найвищим при інфікуванні личинок IV віку суспензією, що містить 12,8х107 поліедрів/мл. Накопичення поліедрів у личинках рудого соснового пильщика зменшується зі збільшенням концентрації вірусної суспензії при інфікуванні (r при інфікуванні личинок різного віку становить 0,88–0,93). Інфікування личинок вірусною суспензією, що містить понад 105 поліедрів/мл, не призводить до суттєвого збільшення виходу поліедрів (Р=0,05).

10. Умови утримання личинок рудого соснового пильщика, що сприяють наростанню їх маси, є сприятливими також для одержання більшої кількості поліедрів при інфікуванні (r=0,79; Р=0,05).

Загибель личинок рудого соснового пильщика прискорюється, а сумарна кількість поліедрів, одержаних із загиблих особин, зменшується при збільшенні температури утримання (r=0,98; Р=0,05). Утримання при температурі понад 18С (за якої накопичується 5,2?109 поліедрів) не призводить до суттєвого збільшення сумарного виходу поліедрів із личинок.

11. При впровадженні оптимізованої технології виробництва препарату Вірін-ЗСП витрати на одержання вірусного біоматеріалу зменшилися на 40,9%, а вихід препарату з 1 кг сировини збільшився на 71,2%. Упровадження оптимізованої технології виробництва препарату Вірін-Діпріон забезпечує зменшення витрат на одержання вірусного біоматеріалу на 36,8% і збільшення виходу препарату з 1 кг сировини на 31,9%.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. Для отримання личинок рудого соснового пильщика за три місяці до їх вилуплення у природі (ІІІ декада січня) рекомендується проводити інкубацію яєць при температурі 22С, починаючи з кінця грудня. Для одержання личинок у першій декаді лютого інкубацію розпочинають у ІІІ декаді січня, для одержання личинок у ІІІ декаді лютого інкубацію розпочинають у І декаді лютого.

Для одержання личинок рудого соснового пильщика пізніше, ніж у природних умовах, потрібно зрізані в лютому гілки з яйцекладками вміщувати у поліетиленові пакети у холодильник та утримувати при 5С.

Личинок рудого соснового пильщика потрібно утримувати на хвої при температурі 22С та фотоперіоді 16:8 годин.

2. Для визначення термінів виходу гусениць соснового шовкопряда з діапаузи в лабораторних умовах, а також вибору режиму температури для одержання гусениць для дослідів у визначену дату з метою вчасного підготування садків і свіжого корму слід використовувати побудоване нами рівняння.

Гусениць соснового шовкопряда доцільно утримувати при температурі 23С при годівлі на хвої: у І – ІІІ віках – по десять, у IV – V – по три, після V – по одній особині. При вирощуванні личинок комах-хвоєгризів у зимовий період зрізані гілки сосни слід попередньо витримувати у воді в опалюваному приміщенні.

3. Імаго звичайного соснового пильщика рекомендується одержувати на два – чотири місяці раніше від природних термінів шляхом дії на кокони змінними температурами або постійною температурою 24С при природному освітленні. Личинок звичайного соснового пильщика доцільно утримувати на хвої при фотоперіоді 16:8 годин і температурі 20С.

4. Для отримання максимальної кількості вірусного матеріалу з личинок звичайного та рудого соснових пильщиків їх слід інфікувати у IV віці шляхом обприскування хвої суспензією вірусу ядерного поліедрозу в концентрації 12,8?107 та 105 поліедрів/мл відповідно. Утримувати личинок рудого соснового пильщика на контамінованій вірусом хвої протягом трьох діб (72 годин) при температурі 18С.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гамаюнова С.Г., Новак Л.В., Давиденко К.В., Мєшкова В.Л. Вплив умов утримання соснового шовкопряда в лабораторії на значення основних популяційних показників // Лiсiвництво та агролiсомелiорацiя. – Х.: Оригiнал, 2000. – Вип. 97 – С. 105–111.

2. Давиденко К.В. Вплив тривалості живлення личинок рудого соснового пильщика інфікованою хвоєю на розвиток вірусного захворювання та накопичення поліедрів // Лiсiвництво та агролiсомелiорацiя. – Вип. 104 – Х.: Майдан, 2003. – С. 58–63.

3. Давиденко К.В., Мєшкова В.Л. Вплив концентрації вірусної суспензії та віку личинок рудого соснового пильщика на накопичення поліедрів // Вісник ХНАУ, серія “Ентомологія та фітопатологія”.– Х., 2002.– №3. – С.44 – 50.

4. Давиденко К.В., Мєшкова В.Л. Залежність життєздатності рудого соснового пильщика від умов утримання // Лiсiвництво та агролiсомелiорацiя. Вип. 106 – Х., 2004. – С. 257–263.

5. Кучерявенко В.І., Давиденко К.В. Вплив дослідного штаму вірусу ядерного поліедрозу на популяцію Neodiprion sertifer Geoffr. // Лiсiвництво та агролiсомелiорацiя. – Вип. 103 – Х.: Майдан, 2002. – С. 57–59.

6. Мєшкова В.Л., Давиденко К.В. Динаміка популяцій рудого соснового пильщика після застосування вірусного препарату на різних фазах спалаху // Лiсiвництво та агролiсомелiорацiя. – Вип. 98. – Х.: Оригiнал, 2000. – С.106–109.

7. Мєшкова В.Л., Давиденко К.В. Рудий сосновий пильщик (Тривалість розвитку залежно від умов утримання) // Захист рослин.– 2002.– №12. – С.18–19.

8. Давиденко К.В., Мєшкова В.Л. Популяційні показники звичайного соснового пильщика (Diprion pini L.) при реактивації діапаузи // Біологія та валеологія: Зб. наук. праць / ХДПУ.– Х., 2004.– Вип.6.– С.76–81.

9. Давиденко Е.В. Возможности выращивания рыжего соснового пилильщика Neodiprion sertifer Geoffr. (Hymenoptera, Diprionidae) в лаборатории // ХІІ съезд Рус. энтомол. об-ва: Тез. докладов (Санкт-Петербург, 19-24 августа 2002 г.) – СПб, 2002.–С.93.

10. Кучерявенко В.И., Иванов А.И., Давиденко Е.В., Мешкова В.Л., Безвесильный В.А., Назаренко С.В. Применение вирусных препаратов в защите леса на Украине // Применение биологических препаратов для защиты лесных насаждений: Тез. докл. науч.-произв. конф. Бердск Новосибирской области 8–10 апреля 1998 года. – Бердск: Бердский з-д биол. препаратов, 1999. – С.14–16.

11. Мешкова В.Л., Давиденко Е.В. Воздействие применения вируса ядерного полиэдроза на динамику численности рыжего соснового пилильщика // Защита растений на рубеже XXI века: Материалы науч.-практ. конф., посвящ. 30-летию БелНИИЗР (Минск–Прилуки, 19–21 февраля 2001 г.) – Минск: Белбизнеспресс, 2001.– С.407–410.

12. Мешкова В.Л., Давиденко Е.В. Возможности разведения хвоегрызущих насекомых для наработки вирусных препаратов / Промышленные технологии производства и применения средств биологизации земледелия. Мониторинг энтомофагов: Сб. науч. тр. междунар. симпозиума ВПС МОББ (28 сентября–2 октября 1999 г., Одесса).– Одесса, 1999.– С.73–76.

13. Мешкова В.Л., Давиденко Е.В. Действие и последействие вирусного препарата ВИРИН–ДИПРИОН на популяцию рыжего соснового пилильщика // Применение биологических препаратов для защиты лесных насаждений: тез. докл. науч.-произв. конференции (Бердск Новосибирской области 8–10 апреля 1998 года). – Бердск: Бердский з-д биол. препаратов, 1999. – С.22–23.

14. Мешкова В.Л. Давиденко Е.В. Оптимизация получения вирусного материала для производства препарата ВИРИН-РСП / Современные проблемы биологической защиты леса и сельскохозяйственных культур: Бюл. №3 Постоянной комиссии по биологической защите леса. – Звенигород, 2003. –С.109–117.

Давиденко К.В. Біологічні основи оптимізації виробництва вірусних препаратів для захисту лісу від комах-хвоєгризів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 16.00.10 – ентомологія. Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Харків, 2005.

З метою удосконалення виробництва препаратів для захисту лісу на основі ентомопатогенних вірусів та їх тестування визначено оптимальні умови одержання личинок комах-хвоєгризів з різним типом сезонного розвитку (звичайного та рудого соснових пильщиків, соснового шовкопряда, соснової совки) у різні терміни, а також оптимальні умови їх утримання та накопичення вірусного матеріалу. Визначено залежність термінів вильоту імаго рудого та звичайного соснових пильщиків, реактивації діапаузи гусениць соснового шовкопряда від температури та фотоперіоду утримання коконів. Визначено вплив на життєздатність комах-хвоєгризів якості корму, температури та фотоперіоду, а для соснового шовкопряда – щільності утримання. За показниками LT50 та LD50 виявлено, що для рудого соснового пильщика є характерними гострі вірусні епізоотії, а для звичайного соснового пильщика – хронічні. Установлено оптимальні значення віку личинок, концентрації вірусної суспензії при інфікуванні і тривалості утримання на контамінованій хвої для одержання найбільшої кількості вірусного матеріалу.

Ключові слова: комахи-хвоєгризи, ентомопатогенні вірусні препарати, діапауза, життєздатність, тривалість розвитку.

Давиденко Е.В. Биологические основы оптимизации производства вирусных препаратов для защиты леса от хвоегрызущих насекомых. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 16.00.10 – энтомология. Харьковский национальный аграрный университет им. В. В. Докучаева, Харьков, 2005.

С целью усовершенствования производства препаратов для защиты леса на основе энтомопатогенных вирусов и их тестирования проведены исследования хвоегрызущих насекомых – вредителей сосновых насаждений Украины: рыжего и обыкновенного сосновых пилильщиков, сосновой совки и соснового шелкопряда с целью получения личинок (гусениц) в сроки, отличающиеся от природных; выявлены оптимальные условия их содержания, использование для тестирования инсектицидов разной природы и производства препаратов на основе энтомопатогенных вирусов.

Установлено, что личинок рыжего соснового пилильщика можно получать за три месяца до их отрождения в природе (20 января), начиная инкубацию яиц в конце декабря при температуре 22С. Яйца этого вида развиваются быстрее при более поздних сроках начала инкубации. При задержке развития яиц рыжего соснового пилильщика по сравнению с природными сроками путем содержания в холодильнике (наиболее поздний срок – 24 июня), жизнеспособность особей существенно снижается (с 72,1% при начале инкубации 20 мая до 22,4% при начале ее 20 июня).

Результаты опытов свидетельствуют, что длительность развития рыжего соснового пилильщика в коконах зависит от температуры и фотопериода. При содержании коконов в темноте при 18С имаго вылетают 1–3 сентября, а при 23С – 22–25 сентября. При фотопериоде 16:8 и таких же уровнях температуры это явление отмечалось 5–7 сентября и 25–28 сентября соответственно.

Установлено, что при постоянном фотопериоде 14 часов в диапаузу впадает около 60% гусениц соснового шелкопряда. В опыте, когда гусениц, вошедших в диапаузу одновременно, содержали при разной температуре, отмечена меньшая продолжительность диапаузы при более высокой температуре. Однако повышение температуры более 23С отрицательно влияло на жизнеспособность особей. Построено уравнение регрессии, позволяющее определять сроки выхода гусениц соснового шелкопряда из диапаузы в зависимости от температуры.

Доказано, что личинок обыкновенного соснового пилильщика можно получать на два-четыре месяца ранее, чем в природе, путем воздействия на коконы переменными температурами или постоянной температурой 24С при естественном освещении.

Показатели жизнеспособности рыжего соснового пилильщика были наивысшими в вариантах содержания личинок при температуре 22С. Для соснового шелкопряда оптимальной оказалась температура 23С, для обыкновенного соснового пилильщика – 20С, для сосновой совки – 16С.

Для гусениц соснового шелкопряда установлена оптимальная