Тли как вредители сельскохозяйственных культур

С давних времен известна высокая вредоносность злаковых тлей. Вспышки их массового размножения в России становились причиной гибели посевов или снижения урожаев еще в позапрошлом столетии. И в настоящее время злаковые тли дают вспышки 2–3 раза в 10 лет, потери урожая от них достигают 15 %.

В Западной Сибири условный недобор зерна при сильной степени заселения тлями яровой пшеницы составляет 6 ц/га, урожай с поврежденных посевов содержит до 66 % щуплых семян, что в 6 раз больше, чем с неповрежденных.

На посевах зерновых культур нами отмечено 5 видов злаковых тлей: большая злаковая, черемухово-злаковая, обыкновенная злаковая, волосатая кукурузная. Среди них наиболее массовые виды – большая злаковая и черемухово злаковая тли.

Ущерб, причиняемый вредителями и болезнями растений, велик: мировые потери ежегодно составляют примерно 20 – 25% потенциального мирового урожая продовольственных культур [8 -10].

Процесс циркуляции вирусов тесно связан со способами их передачи, особенностями распространения и сохранения. Знание этих вопросов дает возможность проведения биологически обоснованных мероприятий по защите растений. Важным и малоизученным резервом снижения численности вредных организмов являются регуляторы роста, которые, вызывая физиолого-биохимические изме- нения в растительном организме, способны оказывать определенное влияние на их развитие и без ущерба окружающей среде решить проблему значительного снижения потерь от комплекса вирусов и переносчиков на различных культурах. Физиологически активные вещества существенно влияют на интенсивность процессов образования и оттока пластических веществ из листьев в репродуктивные органы, водный режим, уровень содержания и соотношение компонентов белкового комплекса и углеводов, при этом ингибируя развитие популяций некоторых вредителей. Роль регуляторов роста и развития растений резко возросла в последние годы в связи с широким применением интенсивных технологий возделывания различных культур

Настоящая работа посвящена изучению возможности снижения интенсивности распространения вирусов бобовых культур посредством воздействия фитогормонов на развитие и векторные способности их переносчиков.

Наибольший ущерб урожаю наносят насекомые, что объясняется прежде всего их биологическими особенностями, обилием видов, высокой плодовитостью и быстротой размножения.

Растительноядные насекомые разделяются на многоядных, питающихся растениями разных семейств или питающихся растениями разных видов одного семейства, или одноядных, - преимущественно растениями какого-либо одного вида. Вредных насекомых классифицируют также по группам повреждаемых ими культур - вредители хлебных злаков, вредители овощных культур [15, 16].

Систематическое изменение человеком в процессе сельскохозяйственного производства условий биотопа вызывает соответствующую перестройку биоценологических связей и структуры биоценоза. Образуются так называемые вторичные биотопы
и агробиоценозы [15].

С одной стороны, некоторые одноядные виды, питавшиеся ранее на специфичных для целины растениях, погибли, что вызвало обеднение видового состава энтомофауны в новом культурном биотопе, с другой стороны, некоторые виды насекомых, обитавшие раньше на диких злаках, перешли на посевы пшеницы, где нашли изобилие более питательных кормов. Этим в известной степени и объясняется быстрое увеличение численности пшеничного трипса и серой зерновой совки. Предвидеть и регулировать подобные изменения — важнейшая научная и практическая задача [10].

Многие представители подотряда тли являются опаснейшими вредителями растений. Их негативное воздействие заключается в следующем.

Тли повреждают кормовые растения, тем самым истощения, уменьшая объем зеленой массы, плохому плодоношению, преждевременному опадению листьев и образованию галлов, другим видам поражения и деформации частей; в ряде случаев питание тлей заканчивается гибелью растения, происходящей за несколько сезонов.

Повторяя новые и новые витки своего жизненного цикла, тли способны практически бесконечно жить на одном и том же субстрате, вызывая его усыхание. При этом, длительное питание этих насекомых соками растений, содержащими мало белка, не мешает им успешно развиваться и размножаться: у них нет необходимости в белковых веществах, так как, благодаря симбиозу с азотофиксирующими бактериями, они способны усваивать азот прямо из воздуха [8].

В процессе жизнедеятельности тли выделяют сладковатые экскременты - медвяную росу, которую слизывают муравьи. Таким образом, в «лице» муравьев они привлекают на возделываемые участки земли и других вредителей растений. У этих насекомых закреплены механизмы взаимной заботы друг о друге. Тли дают муравьям пищу, а те в ответ оберегают их от хищников, переносят на неповрежденные сочные побеги и даже уносят самок в свои муравейники на зиму. Судя по древним находкам - кусочкам янтаря, в которых находили муравьев вместе с тлями - их взаимовыгодное существование имеет очень длительную историю, поэтому разрушить эту связь и изгнать вредителей бывает сложно, даже используя современные методы защиты растений.

Тли переносят фитопатогенные вирусы, при этом, один и тот же вид насекомого способен распространять до 100 возбудителей опасных болезней растений [30, 31].

Материал и методы

Работа проводилась на базе кафедры микробиологии и физиологии растений и лаборатории молекулярной биологии биологического факультета Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского в период с 2015 по 2016 гг.

 

Материал исследования

Объектом исследования являлась пшеница сорта Волжанка, Жемчужина поволжья и злаковая тля (Schizaphis graminum) (рисунок 1), собранная на растениях пшеницы сорта Волжанка и Жемчужина поволжья в периоды колошения (май), цветения (июнь) и молочной спелости (июль) (рисунок 2,3) на полях ФГБНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока».

 

Рисунок 1 – Внешний вид злаковой тля (Schizaphis graminum):

1 – основательница; 2 – нимфа; 3 – крылатая девственница;

4 – бескрылая девственница; 5 – самец [32]

А	Б
В Колошения, цветения молочная спелость Рисунок 2 – Пшеница сорта Жемчужина поволжья в периоды колошения (А), налива зерна (Б) и молочной спелости (В) [34, 35]

 

А Б

В

Рисунок 3 – Рожь сорта Волжанка в периоды колошения (А), налива зерна (Б) и молочной спелости (В) [34, 35]

В ходе микробиологического исследования было изучено (кол-во не помню) особей тли.

Методы исследования

Определение систематического положения насекомых проводили по определителю Блэкман, Истоп [6].

Микробиологические исследования осуществляли стандартными методами. Непосредственно перед бактериологическим посевом насекомых усыпляли, обрабатывали в 70% – ном этаноле в течение пяти мин для уничтожения микроорганизмов, обитающих на внешних покровах, затем промывали в стерильном физиологическом растворе. 10 экземпляров тлей, обработанных таким образом, растирали в ступке с 0,5 мл физиологического раствора. Установлено, что средняя масса 10 особей тлей составляет 0,005 г, таким образом, исходное разведение составляло 10^-2. По 0,1 мл полученной суспензии высевали на ГРМ – агар (Россия, Оболенск), картофельную среду (КС) следующего состава: H₂O – 1 л, картофель – 200 г, агар – 20 г [36].

Посевы инкубировали при температуре 28ºС в течение 48 – 72 ч. Затем проводили количественный учёт выделенных штаммов микроорганизмов и отсев их на скошенные питательные среды для дальнейшего изучения.

Морфологические и культуральные признаки изучали как на первичных посевах, так и на полученных чистых культурах.

В ходе исследований нами были изучены некоторые биологические свойства микроорганизмов, такие как: способность штаммов к использованию различных сахаров (глюкоза, сахароза, маннит, лактоза, ксилоза, арабиноза, мальтоза, сорбит), цитрата, способность к гидролизу крахмала, желатина, продукции сероводорода, аммиака, индола. При изучении ферментативной активности определяли наличие у выделенных штаммов каталазы и оксидазы.

Так же проводилась работа по определению устойчивости выделенных штаммов к абиотическим факторам. Нами была изучена способность штаммов к росту при различных показателях pH среды (6, 8, 11), концентрациях NaCl в среде (7, 10, 15%), действию температурного фактора (+10 и +43°С).

Определение структуры микробоценозов злаковой тли осуществляли с помощью определения индекса встречаемости и индекса общности различных видов микроорганизмов по В. Н. Беклемишеву [37] с соответствующей модификацией к изучаемым объектам.

Индекс встречаемости рассчитывали как отношение числа проб, в которых обнаружены бактерии данного вида, к общему числу проб, выраженное в процентах.

Идентификацию выделенных штаммов проводили по Определителю бактерий Берджи [38].

Далее штаммы были изучены на наличие ферментов, которые могут найти применение в различных биотехнологических производствах. Нами были выбраны следующие ферменты: пектиназа, целлюлаза и нитрогеназа. Наличие целюлазы определяли путем посева на среду Гетченсона – Клейтона, в состав которой входили (г/л): KH₂PO₄ – 1,0, MgSO₄ – 0,5, FeSO₄ – 0,01; NaNO₃ – 2,5, карбоксиметилцеллюлоза – 10, агар – 20.

Изучение способности к фиксации молекулярного азота, связанной с наличием фермента нитрогеназы, осуществляли на безазотистой среде Эшби следующего состава (г/л): маннит – 20,0, К₂HPO₄ – 0,2, MgSO₄ – 0,2, NaCl – 0,2, K₂SO₄ – 0.1, CaCO₃ – 5,0, агар – 20.0, pH 7,1 – 7,3.

Постановку всех тестов осуществляли по общепринятым методикам [39].

Результаты исследования