Биологи нашли способ эффективно выращивать насекомых-защитников растений в лаборатории

Ученые обнаружили новую природную разновидность насекомого-наездника, способную бороться с 13 видами опасных вредителей лесов и сельскохозяйственных культур. Личинки наездников развиваются в яйцах вредителей и предотвращают их развитие. Эксперименты показали: чем крупнее яйцо, тем больше в нем развивается особей исследованных наездников и тем они крупнее и жизнеспособнее. Это наблюдение поможет эффективно выращивать в лабораторных условиях наездников для защиты лесных и культурных растений. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Insects.

В последние годы для борьбы с вредителями растений все чаще вместо пестицидов, загрязняющих окружающую среду, применяют биологические методы. Например, по всему миру в сельском и лесном хозяйстве используют насекомых-наездников из рода Trichogramma. Взрослые трихограммы питаются нектаром и откладывают личинки в яйца других видов насекомых. В ходе развития личинки поедают яйца, благодаря чему препятствуют увеличению численности своих хозяев, среди которых самые разные виды вредителей. Эффективность использования трихограмм человеком напрямую зависит от того, насколько успешно выбранный вид и изолят (разновидность в рамках вида) заражает яйца интересующего вредителя. Кроме того, важно, чтобы полезные насекомые хорошо размножались в лабораторных условиях.

Ученые из Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений (Пушкин) и Всероссийского научно-исследовательского института лесоводства и механизации лесного хозяйства (Красноярск) выделили новый природный изолят наездника Trichogramma dendrolimi. Личинки этого насекомого авторы обнаружили в яйцах сибирского шелкопряда — вредителя, поражающего многие виды хвойных деревьев.

Чтобы определить, в яйцах каких видов насекомых способен развиваться этот изолят, биологи поместили взрослых наездников в пробирки с яйцами 17 разных видов и семейств чешуекрылых хозяев. Авторы подобрали хозяев так, чтобы среди них были как те, с которыми Trichogramma dendrolimi встречается в природной среде, так и те, что не входят в его ареал обитания. Спустя пять дней эксперимента ученые проверили, заражены ли яйца насекомых и, если да, то насколько обильно.

В результате эксперимента трихограммы успешно заразили яйца 13 из 17 видов насекомых. Неподвластными для личинок наездника оказались лишь яйца винного и липового бражников, а также американской белой бабочки.

Наибольшая эффективность заражения была отмечена у яиц античной волнянки Orgyia antiqua, зубцекрылой пяденицы Odontopera bidentata и желтопятнистой совки Chrysorithrum flavomaculata — в этих случаях паразит поражал от 79% до 87% яиц. Поскольку в природе исследуемый изолят трихограммы часто сталкивается с этими видами, он, вероятно, лучше всего приспособлен к развитию именно в их яйцах. Кроме того, поскольку античная волнянка зимует на стадии яйца, можно предположить, что и трихограмма переживает зимний период в яйцах именно этого хозяина.

Помимо «привычных» хозяев, наездник продемонстрировал высокую эффективность и против опасных вредителей сельского хозяйства — капустной совки Mamestra brassicae, картофельной совки Hydraecia micacea и табачного бражника Manduca sexta.

Интересно, что количество особей трихограммы, обнаруженное авторами, зависело от размера поражаемых яиц. Например, в крупных яйцах сибирского и соснового шелкопрядов одновременно развивалось до 30–33 наездников. Из мелких яиц, характерных, в частности, для зерновой моли, выходила всего одна взрослая особь трихограммы. Более того, насекомые, выросшие в крупных яйцах, имели примерно на 30% больший размер тела, чем особи из мелких яиц. Размер трихограмм напрямую связан с их жизнеспособностью и плодовитостью, поэтому при выращивании этих насекомых в лаборатории важно подбирать насекомых-хозяев, в яйцах которых их рост будет максимальным.

«Знания о биологической эффективности трихограммы позволят усовершенствовать методы производства и применения этого насекомого против вредителей культурных растений. Так, мы подтвердили эффективность описанного изолята против целого ряда опасных вредителей. И что, наверное, еще более важно для его массового применения, выявили оптимальных хозяев. В дальнейшем мы планируем продолжить работу по исследованию биологических особенностей нового изолята трихограммы и созданию на ее основе биологического средства защиты растений. Для этого необходимо не только провести дальнейшее тестирование круга восприимчивых насекомых-хозяев, чтобы оценить применимость энтомофага против различных вредителей, но и разработать систему массового культивирования, опираясь на полученные знания, и перейти к испытаниям в полевых условиях», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Юрий Токарев, профессор РАН, доктор биологических наук, заведующий лабораторией патологии насекомых и биотехнологии Всероссийского института защиты растений.