CC BY
23Вестник защиты растений, 1 57
УДК 632.937.14:632.7
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРИБНЫХ ЭНТОМОПАТОГЕНОВ В БОРЬБЕ С ДЕНДРОФИЛЬНЫМИ НАСЕКОМЫМИ-ВРЕДИТЕЛЯМИ (Обзор литературы)
Е.В.Орловская, В.Н.Жимерикин, А.Г.Лунев
Всероссийский НИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства, Пушкино, Московская область
Грибные энтомопатогены широко распространены в природе и поражают насекомых многих таксономических групп на разных фазах их развития благодаря способности спор и конидий заражать насекомых через внешние покровы. Энтомопатогенным грибам не присуща строгая видовая специфичность, чем создаются реальные перспективы их широкого использования для борьбы с дендрофильными вредителями леса.
Круг средств защиты леса от дендро-фильных вредителей достаточно велик. Однако, микробиологический метод борьбы с вредителями леса развивался односторонне и сводится в основном к созданию и использованию биопрепаратов на основе Bacillus thuringiensis (БТ) против питающихся фитофагов. В то же время в лесном биоценозе в подстилке и почве сохраняются вредители в покоящихся фазах, доступные для поражения грибами и нематодами. Чаще всего в природе лесные фитофаги поражаются мускарди-нами и энтомофторовыми грибами.
Заболевания, вызываемые мускарди-новыми грибами (аско- и дейтеромицета-ми), встречаются у гусениц и куколок разных видов чешуекрылых, эонимф и пронимф пилильщиков, особей подкорного клопа, короедов, хрущей, долгоносиков, листоедов и других насекомых. Заболевания протекают в форме энзоотий, реже локальных эпизоотий во влажных стациях обитания вредителей. Энтомоф-торозы часто встречаются в сочетании с вирусами у коконопрядов, медведиц, волнянок, совок, тлей и других насекомых также при высокой влажности, чаще при наличии капельной влаги.
В XX веке во многих странах мира испытывали грибные патогены, разрабатывали способы их применения и на их основе создавали биопрепараты в разных препаративных формах.
Наиболее широко грибные препараты применяются в сельском хозяйстве, прежде всего в условиях закрытого грунта, где преимущественно используют жид-
кие препаративные формы. При культивировании грибных энтомопатогенов в жидкой питательной среде быстро наращивается биомасса бластоспор, которые, однако, не могут храниться и используются непосредственно после приготовления вместе с культуральной жидкостью, или вывозятся на поля сразу после окончания процесса массового образования бластоспор. По такой опытно-промышленной технологии грибные препараты производятся в биолабораториях или специализированными фирмами как для испытаний, так и для производственного применения во многих странах, в т.ч. в России.
Бластоспоры имеют неполноценную оболочку и потому не могут храниться. Этим они отличаются от нормальных ко-нидиоспор, которые образуются на поверхности питательной среды. Достаточно затяжной процесс получения нормальных конидий является следующим этапом в традиционной, глубинно-поверхностной промышленной технологии производства сухих форм препарата боверин.
Различие в биологической эффективности конидий и бластоспор может быть проиллюстрировано результатами проведенных в Германии испытаний на имаго короеда-типографа Ips typographus гриба Веаииепа bassiana, который применялся в форме конидий и двух вариантов бластос-пор - высушенных на воздухе бластоспоры) и высушенных замораживанием ^-бластоспоры). После заражения L-бластоспорами гибель жуков составила 70%, из них пораженых грибом - 88%, а G-бластоспорами - 88% и 76% соответственно. При обработке жуков конидиями погибли
абсолютно все жуки, из которых 96% были поражены грибом (Kreutz et al., 2000).
Кроме жидкой препаративной формы в биолабораториях производятся "зерновые" и гранулированные препараты. При этом опытно-промышленной технологией предусмотрено культивирование грибов на зернах ячменя или риса, что обеспечивает получение полноценных конидий на поверхности зерен. Для получения конидиос-пор мускардиновых грибов используются и другие субстраты и технологии.
В Австрии, Швейцарии, Германии, Польше, Украине, Белоруссии, России, Китае и некоторых других странах препараты на основе энтомопатогенных грибов B. bassiana, В.brongniartii, Metarhizium ani-sоpliaе, Paecilomyces farinosus, Р. fumoso-roseus, Verticillium lecanii и других широко испытывают и применяют против ряда почвообитающих вредителей, в т.ч. против хрущей (Melolontha melolontha, M. hippo-costanii) и щелкунов (Agriates litigiosus, A. gurgistanus). Конидии грибов вместе с зерном ячменя или риса вносятся в почву весной и летом лётного года, в т.ч. механизированно с помощью сеялок с нормой расхода 30-50 кг/га. Анализ почвенных проб показал возможность сохранения активности гриба при наличии насекомых, по крайней мере, до 13 лет (Keller, 2000).
Новая препаративная форма на основе мицелиальных гранул гриба M. аnisopliae (БИО 1020) представлена фирмой Bayer AG. Этот препарат отличается повышенной стабильностью даже в отсутствие холодильника. БИО 1020 и другие штаммы этого вида гриба эффективны против более 200 видов вредных членистоногих (включая почвообитающих насекомых) отрядов равнокрылых хоботных, жесткокрылых и чешуекрылых.
В Германии БИО 1020 успешно применяли в теплицах путем внесения в почву против жука Otiorrhynchus sulcatus, который является серьезным вредителем декоративных культур и некоторых древесных растений. В полевых условиях он хорошо защищал рододендрон и кипарис. БИО 1020 подавлял развитие жука на всех стадиях его развития (Stenzel et al., 1990).
В Германии и Австрии активно изу-
Вестник защиты растений, 1, 2005 чается возможность использования биопрепаратов против ряда видов стволовых вредителей хвойных пород. Для трех видов короедов ели (короеда-типографа I. typographus, обыкновенного гравера Pitуgenes chalcographus, полосатого древесинника Trypodendron lineatum) приведены списки грибных, бактериальных и протозойных патогенов, паразитических нематод и хищных клещей. При обработке заселенных короедами деревьев совместно бактериальными препаратами и боверином, а также другими биопрепаратами смертность потомства короедов достигала 80%, а при использовании нематодного препарата - 50%.
О масштабах применения и стоимости грибного гранулированного препарата в Австрии можно судить по данным австрийской фирмы «F.Joh. Kwiza GmbH», которая производит 5-10 т препарата Melocout®-Pilzgerste в год (Strasser, 1999).
В 2000 г. немецкими исследователями (Kreutz et al., 2000) опубликованы данные о вирулентности ряда штаммов нескольких видов энтомопатогенных грибов по отношению к короеду-типографу. В 19962000 гг. в лабораторно-полевых экспериментах были испытаны 2 штамма M. anisopliae и 4 штамма B. bassiana -реизоляты местных эндемичных штаммов, а также препараты boverol фирмы Fytovita и conidia фирмы AgrEvo. С целью искусственного предварительного ослабления жуков и усиления, таким образом, действия возбудителя были испытаны смеси B. bassiana с порошком кремниевой кислоты, растительным экстрактом Neem-Azal T/S и пиретроидным инсектицидом карате. Все проверенные в лабораторных опытах штаммы B. bassiana имели высокую степень вирулентности по отношению к имаго типографа.
Большой практический интерес представляет разрабатываемый в Германии оригинальный способ применения конидий гриба B. bassiana для борьбы с короедом-типографом, который периодически наносит весьма серьезный экономический ущерб еловым насаждениям в горных условиях Западной и Центральной Европы. Предложенный способ пре-
Вестник защиты растений, 1,
дусматривает заражение короеда конидиями грибов, размещенных в феромон-ных ловушках таким образом, чтобы отлавливаемые жуки обязательно соприкасались с ними и затем вылетали в природу. Проведенные в 1998 г. в лесу эксперименты показали, что зараженные в ловушках жуки большей частью погибают или оставляют немногочисленное потомство. Таким образом, положительные результаты многолетних лабораторных опытов были подтверждены в полевых условиях. Проведенные исследования на этом этапе не позволяют получить достоверные ответы на вопросы: происходит ли дальнейшее распространение инфекции зараженными в ловушках жуками, например во время копуляции, и можно ли усилить действие энтомопатогенного гриба химическими инсектицидами? Если даже переноса инфекции не происходит, то по экономическим расчетам представляет интерес просто гибель зараженных грибами жуков в природной среде. Это позволит избежать затрат на регулярное удаление отловленных короедов из фе-ромонных ловушек без боверола.
Из числа жесткокрылых существенный ущерб в лесных питомниках и в хвойных молодняках, прежде всего искусственного происхождения, наносит большой сосновый долгоносик НуЪЫш abietis. Предварительные результаты изучения возможности борьбы с ним с помощью биопрепаратов на основе энтомопатогенных грибов опубликованы болгарскими специалистами из Лесного института в Софии. Положительные результаты в лабораторных условиях показали несколько штаммов В. bassiana и М. anisopliae.
В Хорватии изучается возможность использования грибных препаратов в лесном хозяйстве против вредителей нескольких видов дубов. На личинках, куколках и имаго желудевых долгоносиков СигсиНо дгапйшт, С. elephas и С. villosus в лабораторных условиях смертность от найденного в природе штамма возбудителя зеленой мускардины М. anisopliae превышала 85%, достигая в некоторых случаях 100% (Glavas ег а1., 1993).
В Польше, где массовое размножение
59
западного майского хруща М. тгШюШЪа наносит серьезный ущерб ряду сельскохозяйственных культур и лесному хозяйству, изучали возможность использования для борьбы с ним биопрепаратов на основе энтомопатогенных грибов. Штаммы грибов, выделенных из мертвых личинок хруща, принадлежали к видам Р. fumosoroseus и М. anisopliae. Но наиболее высокая эффективность была выявлена у штаммов В. bassiana, выделенных из почвы. Образцы наработанных в лаборатории препаратов вносили двукратно (весной и осенью) в лесные насаждения и однократно под сахарную свеклу, картофель, землянику и в саду. При учетах, проведенных на 22 обработанных участках, было отмечено снижение численности личинок хруща в 2 - 5 раз (Мержеевска, 2001). По данным Института экологии АН Польши и Белорусского НИИ защиты растений, после внесения в почву грибы В. bassiana, Р. fumosoroseus, Р. farinosus сохраняют активность не менее трех лет.
В Китае усовершенствован традиционный метод промышленного производства препаратов на основе гриба В. bassiana по двухфазной системе. Выращивание мицелия осуществляется на плотно-жидкой среде, а споруляция гриба происходит на каком-либо дешевом нестерильном субстрате. Количество конидий составляет 1.5х1011 на 1 г. Весь процесс культивирования занимает 9-11 суток. Ежегодно препарат в форме концентрированных и смачивающихся порошков производится в количестве более 3 тыс. тонн для обработки 800 тыс. га леса. Обычно для обработки одного га используют 7-8 кг порошка конидий. Кроме того, создана препаративная форма для ультрамалообъемного опрыскивания (УМО). Наиболее успешным было применение его против коконопрядов вредителей сосны (Dendrolimus sp.), а также против Ostrinia ^тасаШ; персиковой плодожорки Carposina nipponensis и личинок пластин-чатоусых жуков. При авиаопыливании и УМО эффективность составляла 70-80% (А^еп Zh. ег а1., 1992).
В 1974-1975, 1982-1983 и 1990 гг. в Китае проводили экспериментальное экстенсивное применение B. bassiana против D. punctatus. При этом использовали 2 метода внесения порошков B. bassiana с титром 161.4х108 конидий/г: распыление в смеси с мелкокомковатой почвой и распыление из марлевого мешка. Обработке подвергали междурядья и ряды сосен весной против зимующих гусениц и осенью против уходящих на зимовку особей. Гибель гусениц от микоза составила 75%. Для контролирования зимующих гусениц D. punctatus обработки порошками B. bassiana проводят дважды: в октябре-ноябре и в марте-апреле с обычным титром конидий в дозе 7.5-15 кг/га (Chai Ximin et al., 1993).
В Японии разрабатывались различные методы борьбы с имаго жука-усача Anoplophora malasiaca с помощью В. brongniartii. Инокулюм гриба после 2-недельного инкубирования на отрубях пшеницы с титром конидии 107-108/г наносили на почву в дозе 20 г/дерево. Такая обработка привела к 95-100% смертности жуков. При использовании ловчих поясов, пропитанных суспензией конидии, почти 100% жуков, контактирующих с этими поясами, погибали за время опыта, длившегося 20 дней. В Японии проводилось также уничтожение насекомых-вредителей леса с помощью гранулированного препарата БИО 1020 (Gyoutoku Yutaka et al., 1992).
В США изучаются селективные штаммы мускардиновых грибов B. bassiana, M. anisopliae и P. fumosorosea с высокой вирулентностью для почвообитаю-щих насекомых-вредителей. Для достижения 80-90% эффективности контролирования численности личинок требуется внесение в почву 1х104 - 1х105 конидий на 1 г почвы (Mc Coy Clayton, 1992).
Изучается возможность использования зимующих (покоящихся) спор гриба Entomophaga maimaiga для заражения гусениц непарного шелкопряда
Lymantria dispar. Этот гриб хорошо известен как патоген азиатской расы L. dispar на Дальнем Востоке, в т.ч. в
Вестник защиты растений, 1, 2005 Японии, Корее и на севере Китая. В США E. maimaiga был завезен из Японии в 1910-1911 гг. и распространен в нескольких пунктах вблизи Бостона. Интродукция была признана неудачной, так как специальные поиски не позволили его выявить. Но в 1989 г. на больших площадях на северо-востоке США неожиданно была отмечена высокая смертность гусениц L. dispar 4-5 возрастов от этого гриба. Грибная эпизоотия была вызвана необычайно высокой влажностью в весенний период. Результаты изучения морфологии E. maimaiga, развития патогенеза и характера эпизоотии свидетельствуют о японском происхождении гриба, выжившего и распространившегося в американской популяции непарного шелкопряда (Andreadis, Weseloh, 1990). В 1991 г. была продолжена интродукция гриба в США в район Аппалачей, где в 34 пунктах в биоценозы было внесено по 6.69х106 покоящихся спор. Динамика распространения гриба изучается.
В США запатентован процесс инкапсуляции разных патогенов, в т.ч. грибных. Инкапсулированным оказывается также и агент, обеспечивающий защиту патогена от солнечных лучей. Полученные микрокапсулы эффективно защищают находящиеся внутри компоненты и легко приготавливаются без применения токсичных материалов (патент США 4948586 МКИ5 А 61 К 39/02 А 61 К 9/50).
Использование новых методик и технологий манипулирования высокоэффективными штаммами, а также разработки в конце XX века процессов создания новых гранулированных и микроинкапсулирован-ных биопрепаратов, обеспечивающих защиту патогена и сохранение его активности, позволили пересмотреть потенциал грибов в управлении численностью насекомых -вредителей леса. Об этом свидетельствуют представленные выше результаты испытаний и применения новых форм грибных препаратов в разных странах.
В России в 1995 г. были начаты испытания разных штаммов грибов дейторо-мицетов на сосновом подкорном клопе (Aradus cinnamomeus) в лабораторных и полевых условиях и разрабатывался спо-
Вестник защиты растений, 1,
соб применения боверина. Для испытаний нарабатывали биомассу гриба В. bassiana на зерне на основе отобранных после лабораторных испытаний штаммов. Эффективность опрыскивания стволов деревьев, заселенных клопом, приготовленной из зернового боверина суспензией (штамм УМе 99) достигала 42%. Гибель клопа от других штаммов колебалась от 28 до 35% в отсутствие гибели в контроле. При опрыскивании суспензией гриба с титром 5х107 конидиоспор в 1 мл приствольных кругов радиусом 20 см по зимующему запасу клопов в подстилке гибель вредителя составляла 80% (Каткова, 2001). Предлагаемый способ обработки препаратом
61
боверин приствольных кругов сосен, заселенных клопом, можно рассматривать как превентивный для применения в возникающих очагах размножения вредителя. Но этот метод требует доработки по части технологии его осуществления.
Большой интерес для России представляет опыт китайских и японских исследователей по применению грибных препаратов в борьбе с группой вредителей, зимующих в подстилке и почве (особенно с коконопрядами из рода Dendrolimus, а также технология применения конидиос-пор гриба в феромонных ловушках для борьбы с короедом-типографом, разрабатываемая немецкими учеными.
Литература
Каткова О.В. Результаты полевого испытания зернового препарата «Боверин» против соснового подкорного клопа в Чувашии /Экология, мониторинг и рациональное природопользование. М., МГУЛ, 307(1), 2001, с. 73-75.
Мержеевска Э. Биологический контроль личинок майского жука (Melolontha melolontha) биопрепаратом на основе B. bassiana в восточной Польше. /Защита растений на рубеже XXI века, Минск, 2001, с. 465-466.
Ai-wen Zh., Chun-sheng D., Xiang-qiun N. The recent development on the study of Beauveria in China. /19 th Int. Congr. Entomol., Beijing, June 28 - July 4 1992. Proc. Abstr. Beijing, 1992, p.268.
Andreadis T.G., Weseloh R.M. Discovery of Entomophaga maimaiga in North America gypsy moth, Lymantria dispar. /Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 87, 7. 1990, p.2461-2465.
Chai Ximin, Jiang Ping et al. Zhejiang linye Keji. /J. Zhejiang Forest Sci and Techn. 13, 2, 1993, p.1-9, 55.
Glavas M., Hrasovec B., Diminic D. Vaznost mikoza sumskih insecata s posebnim osvrtom na zeleni muskardin zirotoca. /Glas. sumske pokuse, 4, 1993, s.318-389.
Gyoutoku Utaka, Kashio Tomotoshi, Hashimoto Shoichi, Tsutsumi Takafumi, Higuchi Toshio. Biological control of the white spotfeol longicorn beetle Anoplop-
hora malasiaca by the entomogenous fungus B. brongniartii. II Effect on the adult beetle. /19 Int. Congr. Entomol. Beijing, June 28 - July 4, 1992, Proc. Abstr. Beijing., 1992, p.336.
Keller S. Erfahrungen in der Engerlings Bekämpfung mit dem Pilz Bearveria brongniartii. /Gibssen. Mitt. DTSCH. Ges. AllG. ANGEW. Ent 12, 2000, s.111-114.
Kreutz J., Zimmermann G., Marohn H., Vaupel O., Mosbacher G. Moglichkeiten des Einsatzes von Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. und anderen Kontrollmethoden zur biologischen Bekampfung des Buchdruckers Ips typographus L. (Col., Scolitydae) im Freiland. /Mitt. Dtsch. Ges. Allg. Angew. Ent. 12. Giessen, 2000, s.119-125.
Mc Coy Clayton M. Fungal pathogen for the control of soil pests. /19th Int. Congr. Entomol., Beijing, June 28-July 4, 1992. Proc. Abstr. Beijing, 1992, p.300.
Stenzel K., Baron G., Hartwig J. Biologische Bekämpfung des Gefurchten Disckmaulrußlers an Zierpflanzen. /Mitt. Biol. Bumesanst. Land und Forstwirt. Berlin-Dahlem, 266, 1990, s.328.
Strasser H. Beurteilung der Wirksamkeit des biologischen Pflanzenschutzpraparates Melocout®-Pilzgerste zur Maikaferbekampfung. /Forderungsdienst., 47, 5, 1999, s.158-164.
USE OF FUNGAL ENTOMOPATHOGENS AGAINST DENDROPHILOUS INSECT
PESTS
E.V.Orlovskaya, V.N.Zhimerikin, A.G.Lunev At the present, microbiological agents for controlling dendrophilous pests in forestry and preparations developed on their basis is gaining wider acceptance in practices of plant protection against pests. In the paper, the prospects for the use of the biopre-parations based on entomopathogen fungi for forest protection are discussed. Results of experiments on the control of dendrophilous insects conducted in different countries are given.
