CC BY
67
УДК 595.768.12:632.913.1.
Угроза акклиматизации карантинных видов кукурузных жуков на Украине
Ю.Э. КЛЕЧКОВСКИЙ, директор Опытной станции карантина винограда и плодовых культур ИЗР УААН С.А. ГЛУШКОВА, старший научный сотрудник
Стремительное развитие торговых и туристических связей между государствами разных континентов оставляет мало надежды на то, что западный кукурузный жук Diabrotica virgifera Le Conte не получит широкого распространения во всех кукуру-зосеющих странах Евразии. Отсутствие непреодолимых природных географических барьеров в Европе позволяет ему расселяться и натурализоваться в местах с подходящим климатом. По данным Укргос-главкарантина, он уже выявлен в Закарпатской и Львовской областях. Проникновение вредителя натерриторию Украины было неминуемым, однако тщательное соблюдение всех карантинных мероприятий позволило минимизировать темпы его распространения. Хотелось бы обратить в связи с этим внимание на ошибочность опубликованной в Вашем журнале информации о том, что диабротика уже обосновалась в Волынской, Ровенской, Тернопольской и других областях. Хотя угроза такой инвазии существует.
Европейские специалисты утверждают, что изменить существующую ситуацию и поставить надежный заслон на пути инвазии западного кукурузного жука возможно лишь при совместных усилиях по осуществлению жесткого фитосанитарно-го регулирования, а также разработке подходов и механизмов предупреждения дальнейшего его распространения, локализации и ликвидации выявленных очагов.
Для определения карантинных ви-
дов рода Diabrotica приводим их краткую таксономическую характеристику (табл. 1).
Кроме западного кукурузного жука (ЗКЖ) в национальном перечне карантинных организмов Украины и в Списке ЕРРО есть еще три вида жуков (табл. 2), которые еще не распространились за границы своего первичного ареала в Америке. По вредоносности и потенциальным потерям урожая зерна кукурузы все они очень опасны, поэтому специалистам по карантину и защите растений необходимо иметь четкое представление о морфобиологичес-ких особенностях кукурузных жуков, перечне культур-хозяев и симптомах повреждения.
Необходимо отметить, что четыре карантинных вида кукурузных жуков принадлежат к двум разным группам, которые имеют значительные различия в жизненном цикле. Так, западный р. virgifera) и северный р. ЬагЬеп) кукурузные жуки относятся к группе virgifera. У них сходные репродуктивные органы, одно растение-хозяин для личинок, одинаковый круг повреждаемых культур, одна генерация, они зимуют в фазе яйца. По типу питания личинки
этих вредителей являются монофагами, поскольку повреждают корни только кукурузы, а их имаго относятся к широким олигофагам и могут питаться не только на кукурузе, но и на злаковых, бобовых и тыквенных культурах (Chiang, 1973). В настоящее время эти виды распространились по всему кукурузному поясу Северной Америки, а первичный ареал ЗКЖ охватывает 39 штатов, СКЖ - 27 штатов. Они также являются самыми опасными вредителями кукурузы в Канаде (Онтарио), Мексике и Центральной Америке.
Два других вида: южный кукурузный жук (D. undecimpunctata howardi) и диабротика особенная(D.specio-sa) относятся к группе fucata. У них сходные биология, круг повреждаемых культур и экологические требования, которые кардинально отличают их от жуков группы virgifera. Так, личинки и имаго группы fucata принадлежат к полифагам, для них характерны бивольтинность (D. u. howardi) или поливольтинность (D. speciosa), а зимующей фазой является имаго (Metcalf & Metcalf, 1993).
В Канаде D. u. howardi вредит на территории штатов Альберта, Британская Колумбия, Нью-Брансуик, Новая Шотландия, Онтарио, Квебек, Саскачеван; в США - на территории 42 штатов, в Мексике - в центральной горной местности. Диабротика особенная получила распространение только в Южной Америке (Аргентина, Боливия, Бразилия, Колумбия, Эквадор, Гвиана, Парагвай, Перу,
Таблица 1
Краткая таксономическая характеристика рода Diabrotica (по Ж. Кудиной и Н. Константиновой, 2005)
Таксон
Характерные признаки
Отряд Coleoptera -жуки, или твердокрылые
Семейство
Chrysomelidae - листоеды
Подсемейство Galerucinae — галеруцины
Род Diabrotica — диабротика
Задние крылья больше передних надкрыльев и складываются под ними, тело сильно склеротизированное, ротовые органы грызущие
Тело преимущественно удлиненно-овальное, длиной 4—7 мм. Усики 11-члениковые, они равны либо несколько длиннее тела, нитчатые
Усики расположены посередине лицевой части головы и очень близко один от другого. Тело не цилиндрическое, голова направлена вперед. Личинки живут преимущественно в почве и вредят корневой системе растений
Голова черная; усики несколько длиннее тела; переднеспинка желтоватая; надкрылья с удлиненным килем; бедра желтые с черным затенением с наружных краев_
Таблица 2
Общие сведения о карантинных видах жуков рода Diabrotica
Название вида Название группы Код Список ЕРРО и номер фитосанитарной классификации
латинское русское английское и ее характеристика Bayer
Diabrotica virgifera Западный Western corn rootworm Virgifera: моновольтинные насекомые; DIABVI А2, 199
Le Conte кукурузный жук (ЗКЖ) (WCR) личинки — монофаги, имаго — широкие олигофаги; зимуют яйца; имеют зимнюю
Diabrotica barberi Северный Northern corn и летнюю диапаузы в стадии яйца DIABLO А1, 210
Smith & Lawrence кукурузный жук (СКЖ) rootworm (NCR)
Diabrotica Южный кукурузный Southern corn Киса(а: поливольтинные насекомые; DIABUN А1, 292
undecimpunctata жук (ЮКЖ) rootworm (SCR) личинки и имаго — полифаги; зимуют
howardi Barber имаго, диапаузы нет
Diabrotica speciosa Диабротика Diabrotica San-Antonto DIABSC А1, 303
Germer особенная
Уругвай, Венесуэла). Как уже отмечалось, в странах Евросоюза вредители группы не выявлены.
Диагностика карантинных видов рода Диабротика достаточно сложная и в настоящее время проводится только по внешним признакам (табл. 3), которые необходимо детально изучать и уточнять. Ведь если по внешним признакам имаго карантинных видов кукурузных жуков идентифицируются достаточно легко, то определение видовой принадлежности яиц и личинок очень проблематично (Кудина, Константинова, 2005).
В Европе детально идентифицирован лишь один вид - западный кукурузный жук (Стандарт ЕОКЗР № 4, РМ 7/20-41). Яйца этого вредителя легко определяются по скульптуре
хорионов: на их поверхности есть в основном пентагональные и гексагональные пятна с чистым дном, тогда как поверхность пятен яиц других видов жуков гофрированная.
Личинки кукурузных жуков определяются при достижении ими третьего возраста. При этом учитываются: строение вторых сегментов усиков; отсутствие либо наличие одной пары простых глазков; наличие четырех-пяти зубцов на верхних челюстях; число щетинок на предпоследнем склерите центрального щитка; строение анальной пластинки; рисунок на головной капсуле.
У червеобразных личинок западного кукурузного жука почти прямые или удлиненные бока головной капсулы и темные швы вдоль средней строчки на лбу. У них четко опреде-
ляется характерная выемка в затененной зоне переднего края анальной платы и склеротизированная лента под задним ее краем. Темная полоса вдоль черепной коробки растянута на треть фронтального шва. У них нет простых глазков, на верхних челюстях имеются пять зубцов, а на предпоследнем склерите центрального щитка расположены две щетинки.
Признаки личинок других видов рода Diabrotica еще требуют дальнейшего изучения и уточнения. Известно только, что для личинки северного кукурузного жука характерны округлые передние края темноватой зоны анальной платы и отсутствие склеротизированной брюшной (вентральной) полоски. К тому же, на предпоследнем склерите
Таблица 3
Сравнительная характеристика карантинных видов жуков рода Diabrotica
Вид Внешние диагностические признаки имаго Число Зимующая фаза, Повреждаемые культуры
ний место зимовки личинки имаго
D. virgifera Надкрылья желтовато-красные с черными полосками от плечевых углов и по шву, часто закрывающими большую часть надкрыльев. Усики, ноги черные либо светлые с внешней черной кромкой 1 Яйца, в верхнем слое почвы до 20 см Кукуруза Кукуруза, злаковые, тыквенные, бобовые
D. barberi Надкрылья желтые либо палево-зеленые. Бедра зеленые либо коричневого цвета. Усики, наличник, ноги желтые или коричневатые 1 Яйца, в верхнем слое почвы до 15 см Кукуруза Кукуруза, злаковые, тыквенные, бобовые, сложноцветные
D. undecim- Надкрылья желтые с 11 черными точками. 2-3 Имаго, под опавшими Кукуруза, Кукуруза, злаковые,
punctata Голова, ноги, брюшко и усики черные листьями пшеница, арахис, тыквенные, бобовые,
howardi и растительными остатками дикорастущие злаки пасленовые, сложноцветные, осоковые, вьюнковые
D. speciosa Надкрылья зеленые с желтыми пятнами. 3 и Имаго, в кусте Кукуруза, Кукуруза, злаковые,
Усики темные. Голова и ноги черные или больше зимующих озимых пшеница, арахис, тыквенные, бобовые,
темно-коричневые культур соя, картофель пасленовые, особенно листья и клубни картофеля
Таблица 4
Морфобиологические особенности карантинных видов рода Diabrotica
Вид Размер (мм) Длительность развития (сутки)
яйцо личинка куколка имаго эмбриональное постэмбриональное
личинка куколка
D. virgifera 0,6 x 0,4 12-13 4,5-5,5 4,2-6,8 7-10 25-30 7
D. barberi 0,5 10-18 6-8 4,4-6,3 6-7 30-45 6
D. undecimpun- 0,7 x 0,5 12-19 6-6,3 6-7,5 7-10 20-26 6-12
ctata howardi
D. speciosa 0,74 x 0,36 8-8,5 5,8-7,1 5,5-7,3 8 25 6
центрального щитка у личинок этого вида расположены четыре щетинки (Mendoza, 1964).
Морфологические особенности указанных групп кукурузных жуков также существенны. У группы virgifera размеры яиц колеблются в пределах 0,5-0,6 мм, а у группы fucata - 0,70,74 мм (табл. 4). Размеры личинок и куколок у западного, северного и южного кукурузных жуков не отличаются. На их фоне выделяются относительно меньшими размерами личинки диабротики особенной -8,3 мм, а у первых трех видов они колеблются в пределах 12,5-15,5 мм. У западного и северного кукурузных жуков (группа virgifera) размеры имаго равны соответственно 4,2-6,8 мм и 4,4-6,3 мм, в то время как взрослые особи группы fucata несколько крупнее: длина южного кукурузного жука достигает 6-7,5 мм, а диабротики особенной - 5,5-7,3 мм.
По биологическим особенностям различия наблюдаются лишь у личинок, развитие которых у видов группы virgifera более продолжительное.
Оптимальная температура для полного цикла развития кукурузных жуков составляет 22-27 °С, по фазам развития насекомых группы virgifera - для личинок 10-30 °С, для жуков 15-31 °С (Baca et al., 1995). А вот сведения о пороговой температуре для этих вредителей несколько противоречивы. Так, по данным Elliott & Hein (1991), эта величина для D. virgifera составляет 12,8 °С, а для D. barberi 11,1 °С. В.Н. Жимерикин (2006) для последнего вида указывает порог развития на уровне 10,2 °С.
Зимующие диапаузирующие яйца жуков группы virgifera выдерживают кратковременное охлаждение до минус 10 °С, но пребывание при этой температуре в течение месяца или при минус 15 °С - в течение недели приводит к гибели. Достаточная влажность почвы, покрытой растительными остатками и снегом зимой, обеспечивает выживание 6080 % яиц.
Возобновление эмбрионального развития начинается во второй половине апреля, во время сева кукурузы. Личинки выходят из яиц в мае-
июне в период появления всходов кукурузы и активного роста ее корней. Отродившиеся личинки отыскивают корни кукурузы по выделению ими углекислого газа. Максимальное расстояние, которое они могут преодолеть в поисках корма, составляет 50 см (Corn, 2003).
Температура окружающей среды является одним из основных предикторов, определяющих длительность развития кукурузных жуков. При оптимальной для них температуре 22 °С суммарное развитие всех трех возрастных стадий личинок продолжается 20-30 дней; при 29 °С - 15 дней, а при температуре почвы ниже 10 °С и выше 30 °С развитие личинок приостанавливается и возрастает вероятность их гибели при длительном поддержании температуры на этом уровне (Baca et al., 1995).
На выживание личинок существенное влияние оказывает влажность почвы: чем она ниже, тем выше их смертность. После окончания питания личинки образуют в поверхностном слое почвы (5-10 см) колыбельки, в которых окукливаются. Длительность развития куколки составляет 6-10 дней. Температурные пределы для куколки варьируют от 16 до 30 °С.
Молодые жуки группы virgifera начинают выходить из почвы в конце июня или в I декаде июля, с началом образования метелок на кукурузе, и продолжают появляться в августе-сентябре. Жуки живут 5-6 недель, поэтому на кукурузе они встречаются до конца октября.
Яйцекладка начинается со второй декады июля, массовая - в августе и длится до октября в температурных пределах 18-26 °С (Edwards et
al., 1996). Одна самка D. virgifera способна отложить 400-1000 яиц (Rosca, 2002), D. barberi - 225-1036 (Boetal et al., 1997).
По фенологии кукурузных жуков группы fucata данных практически нет, известно только, что лёт перезимовавших имаго южного кукурузного жука начинается при температуре воздуха 21 °С (Metcalf & Metcalf, 1993). В южных штатах Северной Америки он может дать 2-3 поколения за вегетацию, а в северных штатах - только одно (Campbell et al., 1989). На зимовку жуки перелетают на юг, а на кукурузные поля мигрируют с мест зимовки во взрослом состоянии весной. Имаго первого поколения группы fucata появляются в июле, второго - в августе-сентябре, третьего - в октябре-ноябре. Следовательно, на юге Украины D.u. ho-wardi каждый год может развиваться в двух поколениях, в отдельные годы - и в третьем факультативном.
Диабротика особенная в своем первичном ареале в субтропических и тропических регионах Южной Америки может давать непрерывные поколения, которые накладываются друг на друга. Поэтому, на наш взгляд, в Европе этот вид может стать потенциальным вредителем овощных культур закрытого грунта, а полевые культуры будет повреждать эпизодически, создавая сезонные локалитеты. Плодовитость самок группы fucata обычно зависит от суммы эффективных температур и, в среднем, колеблется в пределах 500-1200 яиц (Metcalf & Metcalf, 1993). Таким образом, для вредителей группы virgifera наличие посевов кукурузы является необходимым для их существования, а для группы
УДК 632.92
Использование ПЦР-диагностики для идентификации карантинных видов нематод
fucata кукуруза просто служит излюбленным, но не единственным кормом.
На Украине кукурузу выращивают повсеместно, на площади 3,5 млн га. Основная часть посевов (80 %) сосредоточена в центральных и южных областях. Установлено, что климатические особенности этой территории благоприятны для развития западного ф. virgifera), северного ф. barberi) и южного р.и. howardi) кукурузных жуков. Северная граница потенциального ареала западного кукурузного жука будет ограничена 50° с.ш. и пройдет по линии Яво-ров-Белогорье-Попельня-Ржи-щев-Лубны-Харьков. Ни в первичном ареале в Северной Америке, ни во вторичном ареале в Европе этот вредитель не распространился выше 50° с.ш., поэтому сведения о том, что на Украине D. virgifera может акклиматизироваться в Ровенс-кой, Волынской и Житомирской областях, с нашей точки зрения, ошибочны. Реальные предпосылки для акклиматизации западного кукурузного жука, его массового распространения и значительной вредоносности на посевах кукурузы складываются в низменной части и долинах рек предгорной зоны Закарпатья и Прикарпатья, а также в придунайс-ких районах Одесской области (Фе-доренко, Лапа и др., 2005). На остальной территории Лесостепи и Степи существование D. virgifera возможно со спорадическим проявлением вредоносности в благоприятные для его развития годы и на повторных посевах кукурузы по кукурузе. А вот тот факт, что в первичных ареалах северная граница северного кукурузного жука смещена ориентировочно до 52° с.ш., а южного кукурузного жука почти до 60 ° с.ш., свидетельствует о большей пластичности этих видов и их возможности расселиться практически по всей кукурузосеющей зоне Украины. Основными факторами, которые будут лимитировать распространение кукурузных жуков, являются длительные минусовые температуры зимой и количество осадков за вегетационный период.
О.А. КУЛИНИЧ,
A.Ю. РЫСС, А.Ю. ЧЕРНЕЦКАЯ,
B.Л. ПОНОМАРЕВ, Д.Ю. РЯЗАНЦЕВ,
C.К. ЗАВРИЕВ
Специалисты по карантину растений нуждаются в высокотехнологичной экспресс-диагностике вредных организмов. В большей степени это касается видов, идентификация которых классическими методами трудоемка и длительна. К их числу относится сосновая стволовая нематода (ССН) Bursaphelenchus хуЬрЫ^, способная вызвать массовую гибель хвойных насаждений и входящая в перечни карантинных организмов многих стран мира. Она широко распространена на территории Японии, Китая, США, Канады, и существует реальная угроза ее заноса на территорию Российской Федерации (КиПпю1п et al., 1995). Идентификация этого вида затруднительна, так как существует близкий вид-двойник - Bursaphelenchus тистс^^, считающийся слабопатогенным и не являющийся карантинным организмом. Нематода В. т^гс^^ весьма широко распространена в лесонасаждениях РФ, тогда как ССН пока не обнаружена на ее территории. Недавно опубликован ключ для определения 85 видов Bursaphelenchus по морфологическим признакам, в котором значительно улучшена морфологическая диагностика видов рода (Ryss et al., 2005; Кулинич, Рысс, 2006). Однако в условиях карантинных лабораторий при массовом потоке образцов древесины дифференциация наиболее опасных видов бурсафелен-хов - группы ху^рЬн^ - на основании использования морфологичес-
ких признаков весьма трудоемка, требует большого опыта и квалификации, и поэтому более технологичными и отвечающими задачам карантинной службы являются методы ДНК-диагностики. При фитоса-нитарном контроле импортируемой и экспортируемой древесины возникает необходимость экспресс-диагностики, или диагностики в режиме реального времени (real-time pest identification), уже широко использующейся в ЕС и США (Braasch et al., 2001; Burgermeister et al., 2005; Leal et al., 2007).
Хорошо известно, что технологии, основанные на полимеразной цепной реакции (ПЦР), сегодня широко применяются для диагностики вредных организмов. Простой и эффективной для массовых анализов является ПЦР-диагностика в формате «FLASH-ПЦР» (Zavriev et al., 2007), использование которой облегчается доступным отечественным оборудованием производства ЗАО «НПФ ДНК-Технология». По сравнению с классическими ПЦР-методами формат FLASH обладает рядом преимуществ при практическом применении в условиях рутинной работы карантинных служб, не оснащенных ультрасовременными лабораториями: он защищен от контаминации и более технологичен (Zavriev et al., 2007, Абрамова и др., 2008). Метод позволяет быстро, с высокой чувствительностью и специфичностью определять, содержатся ли в данной пробе даже микроколичества ДНК организма, к которому подобраны специфические праймеры и зонды.
Для идентификации нематод на первом этапе проводят выделение
