|
ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені В.В. ДОКУЧАЄВА
Даньшина Олена Володимирівна
УДК 595.7.082.26:638.2
РОЗРОБКА ПРИЙОМІВ ПРОГНОЗУВАННЯ І ОПТИМІЗАЦІЇ ЖИТТЄЗДАТНОСТІ ТА ПРОДУКТИВНОСТІ ЛУСКОКРИЛИХ КОМАХ
НА ПРИКЛАДІ ШОВКОВИЧНОГО І НЕПАРНОГО ШОВКОПРЯДІВ
03.00.09 – ентомологія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Харків – 2002
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Інституті шовківництва Української академії аграрних наук
Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор
Злотін Аврам Зиновійович,
Інститут шовківництва УААН,
головний науковий співробітник лабораторії
технології промислового виробництва коконів та грени.
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук,
старший науковий співробітник
Тертишний Олександр Степанович,
Харківська зооветеринарна академія,
завідувач кафедри зоології та дарвінізму;
кандидат біологічних наук,
старший науковий співробітник
Мєшкова Валентина Львівна,
Український НДІ лісового господарства
та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького,
провідний науковий співробітник
лабораторії захисту лісу.
Провідна установа: Національний аграрний університет,
кафедра хімічного захисту рослин,
Кабінет Міністрів України, м. Київ.
Захист відбудеться " 28 " лютого 2002 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.803.02 в Харківському державному аграрному університеті ім. В.В. Докучаєва: 62483, Харківська обл., Харківський р-н, п/в "Комуніст-1", ХДАУ, учбовий корпус № 4, аудиторія 407.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва
Автореферат розісланий " 23 " січня 2002 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради М.О. Білик
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Останнім часом інтерес до масового розведення комах особливо підвищився. Обумовлено це великими можливостями, які відкриває розведення комах для вирішення актуальних завдань прикладної ентомології.
У той же час ефективність більшості програм розведення комах визначаються саме їх життєздатністю та продуктивністю (Злотин, Чепурная, 1994, 1995; Головко и др., 1995; Злотин, Головко, 1998). Визначення життєздатності комах у природних популяціях, особливо в умовах антропогенного тиску на біоценози та забрудненням їх токсичними речовинами, необхідно для прогнозування можливості виникнення або згасання спалахів масового розмноження.
Прийоми прогнозування та оптимізації життєздатності і продуктивності комах, розроблені на сьогодні, мають ще цілу низку недоліків, тому вдосконалення їх та розробка нових дуже актуальна.
Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Робота виконана відповідно до тематичного плану науково-дослідницьких робіт Інституту шовківництва УААН у рамках науково-технічної програми "Розробити ефективні технології виробництва шовкової сировини на основі високопродуктивних нових порід і гібридів шовковичного шовкопряда та сортів шовковиці". Номер державної реєстрації 0196U001851.
Мета і завдання дослідження. Мета дослідження – розробити на основі вивчення біології та екології лускокрилих комах прийоми прогнозування та оптимізації їх життєздатності та продуктивності, які будуть більш ефективними, технологічними та менш трудомісткими порівняно з існуючими.
Виходячи з мети роботи, перед нами були поставлені такі завдання:
1. Ураховуючи особливості і характер формування ембріональної діапаузи лускокрилих комах, розробити для культури шовковичного та природних популяцій непарного шовкопрядів прийом прогнозування життєздатності, за відродженням гусениць з яєць, що охолоджували.
2. Розробити ефективний прийом прогнозування життєздатності шовковичного шовкопряда на основі встановлення залежності між життєздатністю та господарсько-цінними показниками.
3. Розробити прийом оптимізації культур комах за життєздатністю і продуктивністю шляхом застосування біостимуляторів різних за механізмом дії груп у комплексі.
4. Вивчити можливість застосування біостимуляторів активності ферментних систем травного тракту для підвищення стійкості шовковичного шовкопряда до дії інсектицидів.
5. Дослідити вплив біостимуляторів активності ферментних систем травного тракту на життєздатність шовковичного шовкопряда при зараженні вірусом ядерного поліедрозу.
6. Вивчити можливість підвищення життєздатності та продуктивності шовковичного шовкопряда завдяки елімінації ембріонів з порушеною діапаузою шляхом охолодження яєць під час діапаузи.
Об'єкт дослідження – прогнозування та оптимізація життєздатності і продуктивності лускокрилих комах.
Предмет дослідження – розробка прийомів прогнозування та оптимізація життєздатності і продуктивності шовковичного і непарного шовкопрядів.
Методи дослідження. Для елімінації низькожиттєздатних ембріонів шовковичного та непарного шовкопрядів використовували метод впливу низькими температурами на яйця під час діапаузи. З метою підвищення життєздатності та продуктивності шовкопрядів застосовували метод підгодівлі біостимуляторами. Вплив біостимуляторів на стійкість шовковичного шовкопряда до вірусу ядерного поліедрозу та інсектицидів визначали за показником життєздатності, після дії на гусениць відповідних агентів. Для оцінки результатів проведеної роботи використовували методи статистичної обробки даних.
Наукова новизна одержаних результатів. У результаті вивчення особливостей формування діапаузи лускокрилих комах розроблено прийом прогнозування життєздатності шовковичного та непарного шовкопрядів за відродженням гусениць після охолодження яєць під час діапаузи.
Розроблено прийом прогнозування життєздатності шовковичного шовкопряда на основі встановлення прямої залежності між загальною життєздатністю гібридів та часткою важких коконів самок у партіях.
Уперше досліджено позитивний вплив біостимуляторів активності ферментних систем травного тракту та добавок, що збагачують корм, застосованих у комплексі, на життєздатність і продуктивність шовковичного та непарного шовкопрядів при розведенні.
У роботі вперше експериментально доведена можливість підвищення стійкості шовковичного шовкопряда до дії інсектицидів шляхом застосування біостимуляторів активності ферментних систем травного тракту.
Уперше показана можливість підвищення стійкості шовковичного шовкопряда до вірусу ядерного поліедрозу шляхом застосування біостимуляторів активності ферментних систем травного тракту.
Уперше для підвищення життєздатності та продуктивності шовковичного шовкопряда запропоновано прийом елімінації низькожиттєздатних ембріонів шляхом охолодження яєць в період настання діапаузи.
Практичне значення одержаних результатів. На основі проведених досліджень обґрунтована можливість застосування прийомів прогнозування і оптимізації життєздатності та продуктивності лускокрилих комах у практиці шовківництва, а також при прогнозуванні життєздатності природних популяцій непарного шовкопряда.
Особистий внесок здобувача. Автором самостійно виконані пошук, аналіз і узагальнення літературних відомостей щодо тематики роботи, підготовка і проведення її експериментальної частини, статистична обробка одержаних даних, підготовка матеріалів до публікації.
Вибір напрямків досліджень, аналіз їх результатів, формулювання основних положень та висновків роботи – при консультативній допомозі наукового керівника. Прийом прогнозування життєздатності шовковичного шовкопряда за масою коконів самок у партії розроблено у співавторстві, автором проведена експериментальна робота, аналіз і статистична обробка отриманих даних.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації були викладені на щорічних засіданнях Ученої ради Інституту шовківництва УААН (1997-2000), на Міжнародному симпозіумі "Перспективы развития шелковод-ства в ХХI веке" (Високий, 15–16 липня 1998 р.), на ІІІ Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих учених "Екологія. Людина. Суспільство" (Київ, 11–12 травня 2000 р.), на Республіканській науковій конференції, присвяченій 50-й річниці створення Українського ентомологічного товариства (Ніжин, 19–23 серпня 2000 р.), на Всеукраїнській конференції молодих учених "Агроекологія як основа стабільності сільського господарства" (Харків, 11–13 жовтня 2000 р.), на III регіональному семінарі молодих учених і студентів "Проблеми хімічної екології рослин" (Харків, 4 квітня 2001 р.).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 4 статті, з яких 3 – у фахових виданнях, та 2 тези за матеріалами конференцій.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 5 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел у кількості 328 найменувань та додатку. Робота викладена на 157 сторінках, містить 18 таблиць, 17 рисунків. Список використаних джерел, таблиці, ілюстрації та додаток займають 62 сторінки.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
СУЧАСНІ ПРИЙОМИ ПРОГНОЗУВАННЯ І ОПТИМІЗАЦІЇ
ЖИТТЄЗДАТНОСТІ ТА ПРОДУКТИВНОСТІ КОМАХ
Аналітичний огляд літературних джерел, присвячений вивченню сучасного стану проблеми прогнозування і оптимізації життєздатності та продуктивності комах свідчить: залишаються не розробленими прийоми прогнозування і оптимізації життєздатності та продуктивності лускокрилих комах, які б враховували особливості їх біології та екології, а також були технологічними у застосуванні.
Удосконалення прийомів прогнозування та розробка нових тест-методів дозволить підійти до вивчення проблеми динаміки популяцій та визначити шляхи оптимізації життєздатності культур комах при їх розведенні.
Особливу увагу слід звернути на зв'язок життєздатності з глибиною діапаузи комах, а також використання біостимуляторів, що дозволяють підвищити стійкість комах до несприятливих умов середовища.
Матеріали та методи досліджень
Дослідження проводились у 1997–2000 рр. на експериментальній базі Інституту шовківництва Української академії аграрних наук (м. Мерефа Харківської області).
Матеріалом для досліджень були види ряду лускокрилих – шовковичний (Bombyx mori L.) та непарний (Ocneria dispar L.) шовкопряди. Використовували 7 порід, 9 гібридів шовковичного шовкопряда, одну лабораторну та дві природні популяції непарного шовкопряда.
Лабораторна популяція непарного шовкопряда була отримана з лабораторії захисту лісу УкрНДІ лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького, природні популяції – з Куп'янського держлісгоспу Харківської області та Цюрупинського – Херсонської.
Інкубацію яєць шовковичного шовкопряда проводили методом постійних температур, вигодівлю гусениць, папільонаж, а також збереження грени в період літньо-осіннього спокою та зимівлі виконували за стандартною методикою розведення шовковичного шовкопряда (Головко та ін., 1991).
Догляд за лабораторною популяцією непарного шовкопряда проводили в оптимальному для виду режимі, вигодовували гусениць на штучному живильному середовищі за методикою Л.О. Дубко (1989).
При роботі з біостимуляторами використовували біостимулятор активності ферментних систем травного тракту – хлорнокислий амоній (ХКА) у концентраціях 0,01, 0,015, 0,02, 0,025 % та вітамінно-мінерально-вуглеводний премікс – добавку, яка збагачує корм (у концентрації 0,01 %), а також їх комбінацію.
При вивченні дії інсектициду застосовували фосфорорганічний інсектицид базудин у концентрації 0,00006 %.
Для зараження гусениць шовковичного шовкопряда вірусом ядерного поліедрозу (Baculovirus bombicis) використовували вірусну суспензію з утриманням 25 тис. поліедрів/мм3, визначених за допомогою камери Горяєва.
Статистичний аналіз матеріалу, у тому числі, побудову графіків та діаграм проводили на персональному комп'ютері (програма Microsoft Excel).
Нові прийоми прогнозування життєздатності
лускокрилих комах
Розробка прийому прогнозування життєздатності шовковичного та непарного шовкопрядів за відродженням гусениць після охолодження діапаузуючих яєць. Сезонна динаміка зовнішніх умов викликає необхідність певних адаптацій, які забезпечують синхронізацію життєвого циклу комах із ними. Одним із найважливіших пристосувань у комах є діапауза. Відомо, що існує зворотна кореляція між інтенсивністю метаболізму та стійкістю організмів до дії абіотичних факторів зовнішнього середовища, несприятливих для активної життєдіяльності.
За даними Г.О. Покровської (1958), у період протікання діапаузи стійкість ембріонів до низьких температур поступово зростає та після проходження двох третин зимівлі вони переходять у найбільш стійкі до охолодження стадії, тобто на початку січня більшість ембріонів знаходиться в стані глибокої діапаузи і здатна витримувати температури до -30…-40°°С, гинуть лише ті ембріони, процеси настання діапаузи у яких затримуються.
Виходячи з цього, нами розроблено прийом прогнозування життєздатності лускокрилих комах за часткою гусениць, що відродилися після охолодження яєць під час діапаузи. Нами було досліджено вплив різних експозицій температури -25°°С на грену шовковичного шовкопряда породи Б-2 пол. під час діапаузи з метою пошуку режиму охолодження, при якому вихід гусениць з яєць знижується за рахунок елімінації тих ембріонів, діапауза яких порушена (табл. 1).
Таблиця 1
Вплив експозиції охолодження яєць під час діапаузи на відродження гусениць шовковичного шовкопряда
№ п/п Експозиція, год. Частка гусениць, %
середнє відхилення від стандарту % відхилення
1 0 99,2 0,0 0,0
2 1 99,1 -0,1 -0,1
3 6 97,8 -1,4 -1,4
4 20 98,9 -0,3 -0,3
5 24 95,4 -3,8* -3,8
6 48 91,7 -7,5* -7,6
7 72 90,9 -8,3* -8,4
8 120 88,1 -11,1* -11,2
НСР 05 2,61 2,74
Установлено, що режим охолодження – 120 годин при температурі -25°°С на початку січня дозволяє елімінувати 11,1 % ембріонів шовковичного шовкопряда породи Б-2 пол. з порушеними процесами настання діапаузи, тому для наступних досліджень на породах та гібридах шовковичного шовкопряда був обраний даний варіант.
Слід зазначити вірогідні відмінності за показником відродження гусениць між контрольними варіантами та варіантами, в яких проводили охолодження яєць (табл. 2).
Дослідження показали, що найменша життєздатність (78,5%) спостерігалась у породи Б-1 пол. (показник відродження гусениць після охолодження яєць – 86,7%), а найбільша (96,5%) – у породи Си Чуан (відродження –95,4%). На породах та гібридах шовковичного шовкопряда методом регресивного аналізу встановлена залежність між фактичною життєздатністю та показником відродження гусениць після охолодження яєць під час діапаузи.
Таблиця 2
Вплив охолодження яєць на біологічні показники шовковичного шовкопряда
(середнє 1998-2000 рр.)
Породи та гібриди Відродження гусениць, % Життєздатність, %
контроль після охолод-ження яєць
Си Чуан 97,5±±0,4 95,4±±0,7 96,5±±0,9
Японська Д 97,0±±0,5 95,7±±0,5 95,7±±1,1
Бухарська 98,0±±0,8 95,4±±0,6 95,5±±1,0
Б-2 пол. 96,7±±0,5 88,1±±0,9* 81,8±±1,3
Б-1 пол. 95,6±±0,7 86,7±±1,1* 78,5±±1,7
Б-2 пол. ґ Б-1 пол. 97,4±±0,5 92,2±±0,6* 90,2±±1,2
Б-1 пол. ґ Б-2 пол. 97,7±±0,7 89,4±±0,7* 89,0±±1,8
Примітка: * – Р<0,01.
Проведені дослідження виявили наявність тісного позитивного зв'язку вищезгаданих ознак, коефіцієнт кореляції при цьому дорівнює 0,966.
Таким чином, максимальну життєздатність мають ті породи (гібриди), які мають меншу кількість загиблих особин при відродженні гусениць після охолодження яєць під час діапаузи.
Аналогічні дані отримані при роботі з непарним шовкопрядом. Слід зазначити, що у зв'язку з більш високою стійкістю непарного шовкопряда до низьких температур, для охолодження яєць використовували температуру –30°С. Результати спостережень за життєздатністю гусениць непарного шовкопряда в лабораторії збігаються з показниками, одержаними в природі (табл. 3).
Таблиця 3
Вплив охолодження яєць непарного шовкопряда на вихід гусениць та їх фактичну життєздатність (середнє 1998–2000 рр.)
Походження біоматеріалу Фаза градації осередку Вихід гусениць, % Життєздатність гусениць у лабораторії, %
контроль після охолод-ження яєць
Куп'янський держлісгосп Ріст чисельності 84,0±2,1 70,1±1,3 62,8±1,6
Цюрупинський держлісгосп Кульмінація 78,8±2,9 40,1±1,6 18,6±1,9
Проведені дослідження природних популяцій непарного шовкопряда свідчать про подібність отриманих даних: вірогідних відмінностей за показником контрольного відродження гусениць різних популяцій не відмічено. Спостерігаються вірогідні відмінності (Р<0,001) за показником відродження гусениць після охолодження яєць популяцій різних фаз градації. Дослідження довели ефективність прийому прогнозування життєздатності природних популяцій та культур комах за відродженням гусениць після охолодження яєць під час діапаузи.
Запропонований прийом дозволяє об'єктивно характеризувати відмінності порід та гібридів шовковичного шовкопряда, а також популяцій непарного шовкопряда за таким інтегральним показником як життєздатність. Даний прийом – одна з перших спроб застосування низьких температур з метою прогнозування життєздатності комах на стадії яйця під час діапаузи.
Розробка прийому прогнозування життєздатності шовковичного шовкопряда за масою коконів самок у партії. Перспективними у прогнозуванні життєздатності та продуктивності шовковичного шовкопряда є нові прийоми, основані на вивченні залежності між генетичною гетерогенністю штучних популяцій та життєздатністю генотипів.
Раніше було доведено (Кривда, 1998), що добір за масою коконів призводить до значного підвищення продуктивності шовковичного шовкопряда на оптимальному фоні вигодівель. У результаті наших досліджень було встановлено, що у варіантах добору за масою коконів збільшується кількість важких коконів самок, звідси виникла думка, що перспективність порід і гібридів шовковичного шовкопряда можна визначити за кількістю коконів самок, які за масою перевищують середню масу коконів самок на 0,2 г і більше.
Дослідження проводили при породовипробуванні гібридів на оптимальному фоні (ОФ), а також за методикою, запропонованою О.З. Злотіним та Т.В. Сафоновою (1999), на песимальному фоні (ПФ). Останнє дає змогу більш вірогідно диференціювати породи за життєздатністю та продуктивністю з урахуванням нестабільних умов середовища. Із наведених даних видно, що на оптимальному фоні жоден з наведених гібридів вірогідно не відрізняється від інших і не перевищує районований стандарт за показником загальної життєздатності. Однак на песимальному фоні диференціація гібридів очевидна.
Дані досліджень оцінки ефективності прогнозування життєздатності та продуктивності шовковичного шовкопряда наведені в табл. 4. За контроль обраний районований стандарт Мерефа 6 ґґ Мерефа 7.
Таблиця 4
Оцінка ефективності прогнозування життєздатності та продуктивності
гібридів шовковичного шовкопряда (середнє за 1999–2000 рр.)
Гібриди Важкі кокони самок, % Загальна життєздатність, % Урожай коконів з 1 г гусениць, кг
ОФ ПФ ОФ ПФ
Укр. 19 ґ Укр. 20 21,7±±0,1*** 84,8±±0,5 64,7±±0,2** 4,0±±0,1 2,6±±0,1
Укр. 20 ґ Укр. 19 18,3±±0,8 87,5±±0,7 62,9±±0,1 4,0±±0,1 2,4±±0,1
Укр. 21 ґ Мер. 8 22,0±±0,7** 86,2±±0,2 65,8±±0,8* 4,4±±0,1 2,7±±0,2
Мер. 8 ґ Укр. 21 24,1±±0,7** 86,5±±0,8 72,1±±0,3*** 4,3±±0,1 2,7±±0,1
Мер. 6 ґ Мер. 7 16,7±±0,3 84,9±±0,2 62,6±±0,2 3,8±±0,1 2,4±±0,1
Примітки: * – Р<0,05; ** – Р<0,01; *** – Р<0,001.
Наведені показники дають змогу чітко простежити встановлену нами залежність між загальною життєздатністю гібридів та відсотком важких коконів самок у партії. Так гібриду Мер. 8 ґ Укр. 21, що виділився на песимальному фоні за показником загальної життєздатності, відповідає найбільший відсоток важких коконів самок (24,1 %). Те ж спостерігається на гібридах Укр. 21 ґ Мер. 8 та Укр. 19 ґ Укр. 20, життєздатність яких відповідно складає 65,8 та 64,7 %, що відповідає відсотку важких коконів самок – 22,0 та 21,7 %.
Необхідно відмітити, що за показником урожаю коконів на оптимальному фоні диференціювати гібриди не можна. На песимальному фоні картина інша: гібрид Мер. 8 ґ Укр. 21 та його зворотна комбінація не мають вірогідних відмінностей між собою, але перевищили районований стандарт та інші гібридні комбінації.
У ході досліду експериментально доведене існування тісного позитивного зв'язку між загальною життєздатністю гібридів шовковичного шовкопряда і часткою важких коконів самок в партії (які перевищують середню масу коконів самок на 0,2 г і більше). Залежність між даними ознаками – лінійна; коефіцієнт кореляції дорівнює 0,867. На основі встановленої прямої залежності між відсотком великих коконів самок та фактичною життєздатністю гібридів запропоновано прийом прогнозування життєздатності шовковичного шовкопряда.
Нові прийоми підвищення життєздатності
та продуктивності лускокрилих комах
за допомогою біостимуляторів при розведенні
Підвищення життєздатності та продуктивності шовковичного і непарного шовкопрядів при використанні біостимуляторів різних груп у комплексі. Для підтримання високої життєздатності комах при масовому розведенні необхідна постійна оптимізація культур за життєздатністю як "компенсація" за порушення зворотного зв'язку в системі (Злотин, 1981, 1982).
Раніше було показано (Маркина, 1999), що досягнення максимальних ефектів стимулювання можливе лише за умов взаємодії факторів оптимізації, які мають різний механізм дії. З метою підвищення життєздатності та продуктивності лускокрилих комах нами запропонований прийом використання біостимуляторів різних за механізмом дії груп у комплексі.
У роботі був використаний високоефективний біостимулятор – хлорнокислий амоній у концентрації 0,01 % та премікс.
Як показали дослідження, застосування даного прийому дає змогу вірогідно підвищити життєздатність шовковичного шовкопряда у весняний (рис. 1) та літній (рис. 2) сезони вигодівель, а непарного шовкопряда – при вирощуванні на штучному живильному середовищі (рис. 3).
Установлено вірогідне підвищення життєздатності шовковичного шовкопряда при комплексному застосуванні преміксу та ХКА порівняно з контролем на 8,4 % у весняний, та 21,45 % у літній сезони вигодівлі (Р<0,01).
У весняний сезон вигодівлі підвищення показника життєздатності на 6 % (Р<0,01) відмічено у варіантах "Премікс" та "ХКА" порівняно з контролем. Під час літньої вигодівлі гусениць шовковичного шовкопряда доведено ефективність застосування преміксу.
Рис. 1 Вплив біостимуляторів на життєздатність шовковичного шовкопряда у весняний сезон вигодівлі (середнє за 1998–2000 рр.)
Рис. 2 Вплив біостимуляторів на життєздатність шовковичного шовкопряда в літній сезон вигодівлі (середнє за 1998–1999 рр.)
Рис. 3 Вплив біостимуляторів на життєздатність непарного шовкопряда (середнє 1998–2000 рр.)
| 
