9.3. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВАРИАНТОВ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА
Классический пример использования генетического метода — борьба со средиземноморской плодовой мухой (Ceratitis capitata Wied.) путем лучевой стерилизации. На Гавайских островах была построена биофабрика, выпускавшая 10 млн мух в неделю при стоимости 1 млн особей 95 долл.
Особенно масштабным было подавление этого вредителя в США, Италии, Испании и других странах в 70-е годы XX в. Например, в 1975 г. около Лос-Анджелеса была искоренена популяция этого вредителя, которая занимала площадь 260 км 2 , путем выпуска 600 млн стерильных особей, выращенных на биофабрике. Следует отметить, что наибольшего успеха добивались, применяя этот метод на хорошо изолированных территориях.
Против яблонной плодожорки (Carpocapsa pomonella L.) генетический метод успешно применяли как на территории бывшего СССР, так и в западных странах. В ВИЗР созданы компьютерные программы для моделирования выпусков яблонной плодожорки (Анисимов, 1995). Моделирование выпуска вредителя позволило выявить рациональные дозы облучения и нормы выпуска стерильных самцов, а также сравнить эффективность таких вариантов генетического метода, как полная и частичная стерилизация, а также использование мутантных линий в трех поколениях насекомых.
Известен опыт выпуска стерильных самцов непарного шелкопряда (Lymantria dispar L.) в природную популяцию насекомых на одном из островов Югославии. При дозе облучения 200 Гр и высоком соотношении стерильных самцов к нормальным удалось получить неплохой эффект в снижении численности фитофага (Maksimovic, 1972). Впоследствии этот метод был апробирован в США и Канаде.
В России и за рубежом показана эффективность генетического метода в подавлении численности фасолевой зерновки (Асап—thoscelides obtectus Say.) в полевых условиях и зернохранилищах при облучении гамма-радиацией.
В США многолетние исследования с хлопковым долгоносиком (Anthonomus grandis Boheman.) показали эффективность генетического метода борьбы с этим насекомым, а использование варианта наследуемой стерильности было успешным в подавлении таких фитофагов, как хлопковый коробочный червь, кукурузный мотылек (Ostrinia nubilalis L.), капустная моль (Plutella xylostella L.). В Чехии вариант наследуемой стерильности предложен для контроля численности мельничной огневки (Ephestia kuehniella L.) (Tothova, Магес, 2001). Использование химической стерилизации самцов хлопковой совки в Азербайджане приводило к снижению численности популяции вредителя в среднем на 50 % (Рагимов, Папиян, 1979).
Сотрудники ВИЗР добились успехов в разработке генетического метода снижения численности весенней капустной мухи (Delia flores L.). Экспериментально обосновано использование сцепленной с мужским полом транслокации (Анисимов, Самойлов, 1985). Показано, что данная транслокация не влияет на жизнеспособность гетерозиготных носителей (самцов). Выпуски таких особей могут привести к замещению самцами этой линии самцов природной популяции и соответственно к снижению репродуктивного потенциала.
Развитие генной инженерии позволяет использовать новые подходы, связанные с выпуском насекомых, несущих в нескольких локусах гены, ответственные за уничтожение самок. Выпуск насекомых, несущих такие аллели, изменяет соотношение полов в природной популяции в пользу самцов. Уменьшение численности самок приводит к снижению численности следующего поколения. В то же время гены, ответственные за уничтожение самок, не элиминируются из популяции, а передаются через самцов следующей генерации.
Использование генетического метода может быть более успешным при его интеграции с другими методами защиты растений. Например, перспективен способ генетической борьбы — стерилизация природных популяций, основанная на совместном применении половых феромонов и химических стерилянтов — производных этиленимина. Так, в Грузии в конце 70-х годов XX в. успешно использован стерилизатор тиотэф совместно с феромоном капустной совки против этого вредителя капусты, а также совместно с соответствующими феромонами против яблонной плодожорки и непарного шелкопряда. Для этого помещали в феромонные ловушки капсулы с феромоном, а их внутреннюю поверхность обрабатывали тиотэфом. При этом концентрация раствора хемосте-рилянта составляла 3. 4 %. Средняя продолжительность пребывания самцов в ловушках на обработанной стерилянтом поверхности варьировала от 8. 12 до 14. 18 мин в зависимости от температуры и влажности воздуха. При размещении 20. 25 ловушек на 1 га поврежденность съемного урожая яблок плодожоркой снижалась на 78. 85 %, а вредоносность непарного шелкопряда в дубовых насаждениях — на 76 %.
Таким образом, экологическая безопасность генетического метода подавления численности вредителей растений определяется его видоспецифичностью. Целесообразна интеграция этого метода с другими методами защиты растений. Дальнейшее развитие автоцидного метода связано с усовершенствованием методов генной инженерии и определяется тесным взаимодействием исследователей в области молекулярной генетики, экологии насекомых и специалистов по защите растений.
Источник
XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2021
ОСОБЕННОСТИ СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ: ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Одной из главных задач агропромышленного комплекса является дальнейшее увеличение производства зерна. Потребность в нем в мире растет из года в год. Основным способом решения этой проблемы является повышение урожайности зерновых культур.
Селекционно — генетический метод является одним из основных элементов комплексной системы защиты растений. Применение слабо устойчивых к комплексу патогенов сортов и гибридов, приводит к накоплению инфекционного потенциала в условиях их возделывания – это является основной причиной частых эпифитотий и массового размножения вредителей.
Одной из наиболее надежных, экологически чистых и эффективных мер борьбы с вредителями является создание и районирование устойчивых сортов и гибридов.
Мониторинг сортов в ходе экологического сортоиспытания на урожайность, устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды в течение вегетационного периода, позволяет отобрать, из вновь созданных сортов, сорта с наибольшей степенью адаптации к условиям конкретного региона.
Создание устойчивости — самая сложная область селекции. Вредители, особенно болезни, обладают большим потенциалом изменчивости в сочетании с их сильной репродуктивной способностью, обеспечивающей наивысшую приспособляемость патогенов.
Создание сортов и гибридов культурных растений, устойчивых к комплексу вредных организмов, является одной из наиболее актуальных задач современности. Это связано в первую очередь с задачами защиты окружающей среды от загрязнения и повышения рентабельности растениеводства. Использование устойчивых сортов оказывает фундаментальное влияние на использование пестицидов и способствует значительному улучшению санитарной обстановки, снижению воздействия пестицидов на человека и окружающую среду.
В отличие от устойчивости к абиотическим факторам, устойчивость растения-хозяина к болезням носит временный характер. Наличие устойчивых сортов в производстве ускоряет эволюцию патогенов, что приводит к образованию новых, более агрессивных физиологических рас.
Для селекционеров мутации являются «сырьем», которое можно использовать для отбора растений с необходимыми для человека качествами. Однако число благоприятных исходов с нужными человеку последствиями в результате мутагенов очень мало, так как это достаточно непредсказуемый, случайный процесс. Это в значительно усложняет задачу селекционера.
Получение новых сортов растений, устойчивых к определенным патогенам, является длительным процессом — около 10-15 лет. Это же время уходит на создание нового химического пестицида. Однако пестицид всегда опасен с экологической точки зрения.
Несмотря на то, что этот метод используется уже более века, процесс создания новых сортов остается очень трудоемким и требует многих лет напряженной работы. Современное сельское хозяйство испытывает острую потребность в новых сортах сельскохозяйственных культур, устойчивых к воздействию биологических и абиотических факторов окружающей среды. На данный момент доказано, что этим качеством владеют дикие предки культурных растений. Для того чтобы передать их «полезные» гены современным сортам, необходимо провести межвидовую перекрестную гибридизацию, что технически сложнее и невозможно осуществить на всех культурах из-за генетической несовместимости.
Селекционеры преследуют большое количество целей, которые не реализуются у всех сортов в одинаковой степени. Правильное использование селекционных достижений на практике выгодно, так как использование особых характеристик сортов (качество, устойчивость к болезням) не требует дополнительных затрат.
Создание сортов и гибридов культурных растений, устойчивых к комплексу вредных организмов, является одним из актуальных в оптимизации фитосанитарного состояния посевов.
Агроэкология, Полтава 2008 // Писаренко В.Н., Писаренко П.В., Писаренко В.В.
Амиркулов, О.С. Определение устойчивости различных сортов пшениц к сосущим вредителям в лабораторных условиях/ Амиркулов О.С.// В сборнике: ADVANCED SCIENCE сборник статей VI Международной научно-практической конференции. 2019. С. 125-127.
Источник
Генетические методы защиты от вредителей растений
Знаете ли вы, какие генетические методы используются в борьбе с вредителями?
Многие насекомые-вредители уже не восприимчивы к используемым человеком для борьбы с ними ядохимикатам. Например, капустная совка выработала устойчивость ко всем классам синтетических инсектицидов. Эта маленькая бабочка обходится мировой экономике примерно в 4–5 миллиардов долларов ежегодно. Поэтому для борьбы со многими вредителями были внедрены генетические методы борьбы. Наиболее распространены из них генетически модифицированные культуры растений и метод стерильных насекомых.
В первом случае растения после генетической модификации начинают сами синтезировать токсин, смертельный для насекомых. Самый распространённый вариант — это получение Bt-культур, которые содержат ген Cry токсина почвенных бактерий (Bacillus thuringiensis). Из-за развития устойчивости даже к такому синтезируемому растением токсину, рядом с трансгенными высаживают обычные растения. Это создает убежище, «безопасную гавань», для насекомых-вредителей, таким образом замедляя действие отбора и эволюцию устойчивости.
Во втором случае в природу выпускают насекомых-вредителей, которые не могут производить потомство или производят, но потомство не жизнеспособно. Раньше их получали с помощью облучения, необратимо повреждающего хромосомы. Сейчас используют насекомых, полученных с помощью генной инженерии. Такие насекомые несут доминантную смертельную генетическую конструкцию. В пищу таких насекомых в лаборатории добавляют противоядие, которое «отключает» смертельный ген. После выпуска же на волю насекомые успевают спариться с дикими насекомыми. Летальная генетическая конструкция передается потомству и оно погибает. В результате популяция вредителей уменьшается. Преимущество последнего подхода состоит в том, что никакие другие виды, кроме вредителей, не затронуты.
Источник