РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2008, том 48, № 4, с. 416-421
^ ОБЩАЯ ^^^^^^^^^^^^^^
РАДИОБИОЛОГИЯ
УДК 595.768.12:539.1.04
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА К ДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ПЕСТИЦИДОВ
© 2008 г. А. С. Филипас1, Л. Н. Ульяненко1*, И. Н. Яковлева2, С. А. Рославцева3
1 ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии" Российской академии сельскохозяйственных наук, Обнинск 2 ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии" Российской академии сельскохозяйственных наук, Московская обл., п/о Большие Вяземы 3 Институт дезинфектологии Минздравсоцразвития РФ, Москва
Изучали действие острого у-облучения на колорадских жуков (Leptinotarsa decemlineata Say), длительное время находившихся на территориях, загрязненных радионуклидами, и их чувствительность к инсектицидам. Показано, что величина ЛД50 для колорадского жука в онтогенезе возрастала и составляла 8-48 Гр. Отмечены различия в темпах развития природной популяции жуков, собранных на полях с разной плотностью загрязнения 137Cs (0.05-1.2 МБк/м2), при сохранении одинаковой чувствительности к инсектицидам.
Ионизирующее излучение, насекомые, инсектициды.
Изучение эффектов ионизирующих излучений на вредных членистоногих связано прежде всего с проблемой защиты сельскохозяйственных культур от вредителей и направлено на определение доз облучения, вызывающих их стерилизацию или гибель [1, 2].
Радиочувствительность насекомых в значительной мере зависит от биологических особенностей их развития, что проявляется как на уровне систематических таксонов (отрядов, семейств, родов, видов), так и в процессе онтогенеза [3]. При хроническом облучении, обусловленном радиоактивным загрязнением сельскохозяйственных угодий в результате техногенных аварий, вредоносность насекомых в агробиоценозах сохраняется [4]. В то же время можно предположить, что длительное воздействие радиации может изменять адаптационные возможности организма (как это установлено для растений [5, 6]), в том числе чувствительность вредных членистоногих к инсектицидам.
Целью работы явилось изучение влияния острого и хронического у-облучения на колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say) и сравнение с радиорезистентностью других насекомых-фитофагов, а также определение чувствительности к инсектицидам популяций вредителя, находившихся длительное время в условиях хронического облучения в малых дозах.
* Адресат для корреспонденции: 249032 Обнинск, Калужская обл., ГНУ ВНИИСХРАЭ; тел.: (48439) 9-69-75; факс: (48439) 9-69-75; е-mail: oulianenko@yandex.ru.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Материалом для исследований служили природные популяции колорадского жука. Для проведения лабораторных опытов насекомых содержали в условиях, предусмотренных стандартными методиками, при оптимальных температуре, влажности и фотопериоде [7].
Облучение проводили с помощью у-установки "ГУР-120" (источник излучения 60Со) в диапазоне доз от 0.5 до 50 Гр при мощности дозы 0.5 Гр/мин.
Для оценки действия у-излучения на жизнеспособность жука использовали показатель гибели 50% популяции насекомых - ЛД50.
Изучение состояния популяций колорадского жука, длительное время находившихся в условиях загрязнения сельскохозяйственных угодий радионуклидами, проводили в хозяйствах Брянской области спустя 18 лет после аварии на Чернобыльской АЭС. Колорадских жуков собирали на посадках картофеля с разной плотностью загрязнения почв 137Св на территориях: Новозыбковской опытной станции - 1.2 ± 0.09 МБк/м2; совхоза им. Ленина Новозыбковского района - 0.4 ± 0.03 МБк/м2 и совхоза "Аленовский" Унечского района - 0.05 ± ± 0.005 МБк/м2.
Активность ряда ферментов (кислая фосфата-за, эстеразы и монофенолмонооксигеназы) определяли у имаго вредителя спектрофотометриче-скими методами на спектрофотометре Беекшап БИ-50 (США): активность кислой фосфатазы -при 400 нм в 1%-ном гомогенате, субстрат 4-нит-рофенилфосфат; активность эстераз по методу Ван-Асперена при 600 нм, в 0.25%-ном гомогена-
те, субстрат 1-нафтилацетат; активность моно-фенолмонооксигеназы (МФМО) - при 490 нм в 5%-ном гомогенате, субстрат дигидроксифенил-аланин (ДОФА) [8]; содержание белка - по методу Лоури при 750 нм в 1%-ном гомогенате. Показатели константы роста личинок колорадского жука рассчитывали по формуле И.И. Шмальгау-зена [9].
Для определения чувствительности к инсектицидам имаго колорадского жука применяли метод топикального нанесения капель ацетоновых растворов инсектицидов (5-6 концентраций) объемом 1 мкл на переднегрудь насекомого. Чувствительность личинок определяли методом скармливания обработанных инсектицидами листьев картофеля [7].
Выбранные для исследований инсектициды относятся к разным классам химических соединений (органофосфаты, пиретроиды, фипронилы, неоникотиноиды, нереистоксины) с торговыми названиями: актеллик, кэ (концентрат эмульсии) 500 г/л (действующее вещество - д.в. - пирими-фос-метил), децис, кэ (25 г/л) (д.в. дельтаметрин), арриво, кэ 250 г/л (д.в. циперметрин), искра, сп (смачивающийся порошок) (21 + 9 г/кг) (циперметрин + перметрин), регент, кэ (25 г/л) (д.в. фи-пронил), конфидор, вкр (водорастворимый концентрат) (200 г/л) (д.в. имидаклоприд), актара, вдг (водно-диспергируемые гранулы) (250 г/л) (д.в. тиаметоксам) банкол, сп (500 г/кг) (д.в. бенсул-тап).
Критериями токсичности пестицидов служили величины СК50 и СК95, т.е. средние концентрации препаратов (мкг д.в./мл раствора), вызывающие гибель 50 и 95% особей данной популяции. Учеты смертности насекомых проводили соответственно через 24 ч для органофосфатов и 72 ч - для остальных инсектицидов. Параметрические величины чувствительности колорадского жука к испытуемым препаратам рассчитывали методом пробит-анализа с помощью компьютерной программы [7].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Чувствительность колорадского жука к острому у-излучению представлена на рис. 1. Для эмбрионов жука до 24 ч развития ЛД50 равнялась 8.5 ± 0.7 Гр, 24-48 ч - 19.7 ± 1.7 Гр, у 48-72 ч -35.5 ± 2.8 Гр. Для личинок колорадского жука 2-го возраста эта величина равнялась 38.0 ± 3.8 Гр, что сопоставимо с ЛД50 для эмбрионов 48-72 ч развития и выше, чем для эмбрионов более раннего развития (0.. .48 ч). На стадии имаго ЛД50 составляла около 50 Гр (48.4 ± 5.3 Гр).
Хроническое облучение колорадского жука в малых дозах (в результате длительного нахождения на территориях, загрязненных 137С$) влияло
Доза облучения, вызывающая гибель 50% насекомых, Гр 60 г
55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
0
Эмбрионы до Эмбрионы 48- Имаго
24 ч 72 ч
Эмбрионы 24- Личинки (2-й
48 ч возраст)
Рис. 1. Доза облучения, вызывающая гибель 50% особей колорадского жука в онтогенезе.
на темпы развития вредителя. На протяжении всего периода развития показатели константы роста, характеризующие постоянную удельную скорость роста личинок от линьки к линьке, практически не отличались у личинок колорадского жука из зон с разной плотностью радиоактивного загрязнения. Только стадия окукливания у личинок из зоны с наибольшей плотностью загрязнения 137Св наступила на 1-2 сут раньше, чем у личинок из менее загрязненных районов (рис. 2).
Активность кислой фосфатазы и неспецифических эстераз в тканях колорадского жука, собранного с участков с разной плотностью радиоактивного загрязнения, не имела значимых различий (табл. 1). Пик активности монофенол-монооксигеназы был отмечен для жуков, собранных на участке с плотностью загрязнения 137С$ 0.4 ± 0.03 МБк/м2, тогда как в контроле (0.05 ± ± 0.005 МБк/м2) и на участке с максимальной плотностью радиоактивного загрязнения (1.2 ± ± 0.09 МБк/м2) различия в показателях были несущественными.
Чувствительность к инсектицидам колорадского жука природной популяции, длительное время (18 лет) находившейся в условиях хронического облучения, по всем трем зонам практически не различалась. Для личинок 2-го возраста (независимо от степени загрязнения территории радионуклидами) наиболее токсичными были препараты нового поколения (рис. 3), а именно фипронил
Возраст личинок, сут
Рис. 2. Динамика роста и развития личинок колорадского жука.
(СК50 в пределах 0.022-0.068 мкг д.в./мл) и неони-котиноиды (СК50 в пределах 0.1-0.42 мкг д.в./мл). К пиримифосметилу, дельтаметрину и бенсулта-пу личинки были устойчивы (к примеру, СК50 банкола составляла 0.4-1.5 мкг д.в./мл).
ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты острого у-облучения колорадского жука в различные периоды его развития подтвердили существующие представления о высокой устойчивости представителей класса 1тес1а к действию ионизирующих излучений. В начальный период развития жука (до 24 ч) чувствительность эмбрионов к облучению находится на низком уровне и сопоставима с величиной резистентности теплокровных животных. Радиочувствительность (у) эмбрионов колорадского жука 24, 48 и 72 ч развития (х) характеризуется линейной зависимостью и описывается уравнением: у = 0.5625х + + 5.7667 (Я2 = 0.9904).
Самая высокая радиоустойчивость выявлена у имаго колорадского жука, что обусловлено фи-зиолого-биохимическим состоянием организма (изменения в процессе развития, потребления кислорода, активности ферментов окислительно-восстановительной системы, ферментов липид-ного обмена) [3, 10].
Изменение чувствительности к облучению других видов фитофагов, представителей различных таксономических групп, в процессе онтогенеза, в целом, повторяет установленные для колорадского жука закономерности - повышение чувствительности при увеличении возраста насекомых (эмбрионы-личинки-имаго) (рис. 4). Вместе с тем, в зависимости от особенностей развития насекомых их чувствительность по сравнению с чувствительностью колорадского жука имеет свои отличия. Так, если для личинок 1-го возраста колорадского жука (отряд Coleoptera) радиочувствительность сопоставима с чувствительностью личинок свекловичной тли (Aphis fa-bae Scop) (отряд Homoptera) и вредной черепашки (Eurygaster integriceps Put.) (отряд Hemiptera) (ЛД50 для этих видов составляла 38.0 ± 4.6, 43.1 ± 5.1 и 45.2 ± 5.8 Гр, соответственно), то для личинок весенней капустной мухи (Delia brassicae Bouche.) (отряд Diptera) этот по
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.