Combaterea biologica a daunatorilor prin lupta hormonala: Exohormonii partea a p

În ultimii ani în urma unor ample cercetari, s-a reusit sintetizarea unor substante analoage feromonilor sexuali, dintre care unele au trecut faza experimentala si au început sa se aplice în practica combaterii unor daunatori, având urmatoarele utilizari.

* în avertizarea momentelor optime pentru aplicarea tratamentelor;
* în stabilirea exacta a ariei de raspândire la unele specii daunatoare;
* în supravegherea nivelului populatiilor de daunatori, în vederea rationalizarii tratamentelor;
* în combaterea directa, prin dezorientarea masculilor.

La noi în tara, s-au sintetizat si se folosesc împotriva unor specii de daunatori periculosi în pomicultura, urmatoarele substante (ca atractanti sexuali):

- Atramol, pentru Grapholitha molesta;

- Atrafum, pentru Grapholitha funebrana;

- Atrapom, pentru Laspeyresia pomonella;

- Atralin, pentru Anarsia lineatella.

Acestea se amplaseaza în livezile infestate cu ajutorul unor dispozitive “capcane sexuale”, confectionate din material plastic, în interiorul carora se gasesc capsule îmbibate cu feromoni (1 mg feromon/capsula). Se utilizeaza 3-4 capcane/ha, amplasate la distante de 50-60 m una de alta. Stimulii emisi de feromoni atrag masculii de la anumite distante spre capcana unde se prind de suportul cleios. Pe baza fluctuatiei numerice a masculilor capturati zilnic, se emit apoi avertizarile pentru aplicarea tratamentelor.

În prezent, se experimenteaza eleborarea unor tehnologii pentru combaterea directa a unor lepidoptere daunatoare din livezi, prin marirea dozelor de feromoni (în tuburi emitatoare), sau prin utilizarea unor compusi cu actiune inhibitoare asupra feromonilor (antiferomoni). În ambele cazuri, în atmosfera saturata de feromoni sau antiferomoni se produce o dezorientare a masculilor si copulatia nu mai are loc.

Pentru combaterea directa (cu feromoni în doza marita), la noi s-au sintetizat pâna în prezent doua substante:

* Combamol, pentru combaterea fluturelui Grapholitha molesta;
* Combafum, pentru combaterea fluturelui Grapholitha funebrana.

Prin aceasta metoda nu are loc eradicarea în întregime a populatiei daunatorului, ci mentinerea ei sub pragul critic de daunare, fara a produce pagube.

Combaterea biologica a daunatorilor prin lupta hormonala: Exohormonii partea a treia

Un caz interesant de specificitate îl constituie moliile polifenice, ca Antherea polyphemus, care se pot împerechea exclusiv în prezenta frunzelor de Quercus rubra (stejar rosu). Analizele efectuate au aratat ca frunzele de stejar emana un compus volatil (trans-2-hexanol), care stimuleaza receptorii senzoriali din antenele femelelor declansând astfel eliberarea feromonului sexual al acestora, care apoi excita si determina masculul sa se împerecheze. Un alt caz interesant îl constituie gargarita trestiei de zahar, Rhabdoscelum obscurus, care nu-si elimina propriul feromon sexual numai dupa ce s-a hranit cu trestie de zahar. În acest caz, declansatorul eliminarii feromonului trebuie sa fie un compus chimic neidentificat, existent în trestia de zahar.

Feromonii moliei stejarului, Archips semiferanus, se gasesc ca atare în frunzele de stejar, fapt ce grabeste ditrugerea stejerisurilor naturale de catre aceasta molie. Larvele femelelor de Archips semiferanus îsi iau feromonii gata sintetizati din frunzele de stejar, care contribuie în mod direct la atragerea masculilor. Dupa sosirea masculilor pe frunze, femelele elimina o cantitate mai mare de feromon pentru a determina masculul sa se îndrepte spre organul de copulatie.

Feromonii sexuali ai insectelor sunt tot mai mult utilizati în agricultura, ca substante biologic active, eficiente pentru combaterea biologica a insectelor daunatoare, mai ales ca combaterea chimica a insectelor daunatoare s-a dovedit ca are efecte secundare nedorite: poluarea mediului, dezechilibrarea biocenozelor datorita lipsei de specificitate a unor compusi fitofarmaceutici, inclusiv a numeroase insecticide.

Feromonii sunt preferati insecticidelor în combaterea daunatorilor deoarece, având o mare specificitate si fiind produsi în cantitati mici, nu au, practic, efecte poluante.

Feromonii sexuali ai insectelor sunt utilizati în agricultura atât pentru aprecierea si supravegherea populatiei de daunatori, în vederea îmbunatatirii prognozei în aplicarea tratamentelor chimice, cât si în combaterea directa a acestora prin impiedicarea împerecherii sexelor, fapt ce va determina reducerea treptata a urmasilor si, în final, disparitia daunatorilor.

Împiedicarea împerecheriii insectelor se poate realiza atât prin captarea în masa a masculilor, cu ajutorul unor capcane ce contin feromoni naturali sau artificiali, din populatia naturala înainte de o împerechere, fie prin impregnarea atmosferei din zona protejata cu feromoni (concentratii mari) cu scopul de a dezorienta masculii, care astfel ajung în imposibilitatea de a repera (detecta, sesiza) femelele virgine în vederea împerecherii. Teoretic vorbind, este posibil ca unele insecte daunatoare sa fie eliminate dintr-o zona oarecare prin captarea masculilor cu feromoni naturali sau artificiali. În practica, apar numerosi factori care micsoreaza eficienta momelilor sexuale.

Feromonii sintetici sunt folositi în prezent cu precadere pentru supravegherea populatiei de daunatori în vederea îmbunatatirii prognozelor privind aplicarea si sporirea eficientei tratamentelor chimice.

Combaterea biologica a daunatorilor prin lupta hormonala: Exohormonii partea a doua

Majoritatea feromonilor sunt esteri, acizi, alcooli sau cetone, cu catena carbonica lunga, formata din C -C, cu duble legaturi, fapt ce usureaza izomerizarea acestora. Conformatia moleculara a feromonilor are un rol important în activitatea lor biologica.

La orice insecta, structura conformationala a feromonului principal are o mare specificitate. Uneori, schimbari minore în structura moleculara a feromonilor anihileaza activitatea acestora. Uneori izomerii cis si trans ai acelorasi compusi se comporta diferit sub aspectul activitatii feromonale.

Unul din cei mai bine cunoscuti feromoni este, fara îndoiala, -acidul trans-9-ceto-2-decenoic sau substanta reginei albinelor, care atrage trântorii (masculii) sa se împerecheze cu regina. Acest acid reprezinta numai un singur compus din cei 32 de compusi cu structura similara existenti în capul reginei albinelor. Acidul 9-hidroxi-decenoic are rol însemnat în stabilizarea roiurilor de albine lucratoare.

O parte din feromoni, cum sunt frontalina si exobrevicomina, au o structura ciclica. Ei înlesnesc copulatia la gândacii din genurile Brevicomis si Ips. Unii derivati ai ciclohexanului sunt feromonii gargaritei capsulei de bumbac, Anthonomus grandis. Pâna în prezent s-au identificat putini feromoni cu structura aromatica. Se pare ca fenolul

îndeplineste rolul de feromon pentru larvele unor gândaci de iarba. Fenolul se poate forma în corpul larvelor din tirozina existenta în hrana acestora.

La molia Leucania impuris, rolul de feromon este îndeplinit de aldehida benzoica, iar la fluturii din genul Danaus, de unii alcaloizi.

Feromonii sexuali se gasesc în cantitate foarte mica la insecte, fapt ce necesita sacrificarea unui mare numar de indivizi atunci când se determina structura lor moleculara. Fiecare larva a femelei de Orygia pseudotsugata (omida paroasa a bradului), contine aproximativ 40 ng de feromoni în cavitatea abdominala. Au fost necesare 6000 de larve pentru a putea izola si identifica hormonul lor sexual.

Unii hormoni sexuali ai insectelor se gasesc în diferite specii de plante. Astfel, D-acetatul de borneol se gaseste în Gimnospermae. Acest feromon este activ în concentratii de sub 0,07 mg/cm . L-acetatul de borneol are o activitate hormonala a suta parte din activitatea izomerului D. Numeroase specii de Angiospermae produc compusi volatili cu efecte feromonice asupra svabului american (gândac) Periplaneta americana. Dintre feromonii sintetici, utilizati în comert, de o atentie sporita se bucura trimedlura si celura, care atrag masculii mustelor ce populeaza fructele si pepenii din regiunea mediteraneana.

Combaterea biologica a daunatorilor prin lupta hormonala: Exohormonii

Exohormonii

Cunoscuti si sub numele de feromoni ("substante secretate de un organsim si care afecteaza comportamentul reproductiv al unui organims din aceeasi specie, actionând la distanta"), prezinta un mare rol în viata insectelor, determinând anumite comportamente în gasirea hranei, a sexului opus, în cazuri de primejdie, etc. Dintre feromonii cunoscuti la insecte (de alarma, de concentrare, de marcare, etc), cea mai mare importanta practica o au în prezent feromonii sexuali, cunoscuti, dupa cum s-a amintit si ca atractanti sexuali sau ca „momeli sexuale”. Feromonii sexuali sunt întotdeauna produsi de femele si sunt efectivi pe distante mari.

Din 1959, oamenii de stiinta au sintetizat feromoni de insecte pentru a lupta contra populatiilor de insecte care distrug culturile, semanând confuzie printre masculi si impiedicându-i sa-si gaseasca femelele.

La insecte, precum si la alte grupe de animale, întâlnirea partenerilor sexuali fiziologic apti de copulatie nu se face la întâmplare, ci prin intermediul unor mecanisme complexe de "emisie-receptie" care permit realizarea unor schimburi de informatii între indivizi, uneori aflati la distante destul de mari. Mecanismele chimice de comunicare joaca un rol ecologic foarte important, fiind specifice si permitând reperarea precisa a partenerilor raspânditi în mediul înconjurator.

Mecanismele de comunicare dintre indivizii aceleiasi specii sunt de natura fizica (unde sonore, unde electromagnetice, culoarea etc.) si de natura chimica, care au o importanta preponderenta (compusi chimici).

Feromonii (hormoni purtatori de mesaj) sexuali sunt compusi chimici care mijlocesc atractia sexuala între indivizii de diferite sexe. Denumirea de feromoni a fost utilizata pentru prima data, în 1959, de catre P. KARLSON si I. LUSCHER. Prin feromon, în general, se întelege un compus chimic emis de un individ si receptionat de un alt individ din aceeasi specie, provocând o reactie specifica individului ce l-a receptionat.

Feromonii sexuali sunt compusi biologic activi, care determina atragerea unui sex de celalalt sex, apropierea indivizilor si tot comportamentul precopulator al acestora. În majoritatea cazurilor, femela este organismul emitent, iar masculul este individul receptant. Exista si cazuri în care rolurile sunt inversate. Dintre insectele la care s-au identificat feromoni sexuali, majoritatea sunt Lepidopterae dupa care urmeaza (în ordine descrescânda) ordinele Coleopterae, Hymenopterae, Orthopterae, Dipterae, Isopterae.

Feromonii sexuali produsi de femele au un dublu rol: atât de a atrage masculii aflati la distanta, cât si de a-i excita la împerechere când au ajuns aproape. Tot feromoni sunt denumiti si compusii chimici produsi de masculi pentru a excita femelele. Acesti compusi sunt uneori denumiti substante afrodisiace, desi aceasta denumire se foloseste cu precadere la produsele farmaceutice care atâta dorintele venerice la oameni.

Sub aspect chimic, feromonii naturali ai insectelor sunt formati, de regula, dintr-un singur compus chimic, foarte rar din amestecuri de mai multi compusi. În acest ultim caz, specificitatea feromonilor depinde de proportia diversilor compusi luati în amestec. Cel mai simplu feromon sexual la insecte este acidul valerianic, produs de femelele viermelui sfredelitor al sfeclei de zahar, Limonius californicus.

Combaterea biologica a daunatorilor prin lupta hormonala: Endohormonii

În prezent este bine cunoscut faptul ca procesele de crestere si dezvoltare, anumite comportamente la insecte, sunt reglementate de asa-zise substante hormonale (hormoni), care pot fi de doua feluri: endohormoni si exohormoni.

Endohormonii

Sunt substante secretate de sistemul neuroendocrin, care reglementeaza cresterea si dezvoltarea insectelor, fiind sub control direct si permanent al sistemului nervos central. Principalele substante hormonale care intervin în cresterea si dezvoltarea insectelor (napârliri, metamorfoza, maturare sexuala) sunt hormonul juvenil (neotenin) - hormon denumit astfel deoarece la insecte principala lui functie este de reglare a metamorfozei si fiindca este implicat în diferite manifestari fiziologice si de comportament, intervenind în controlul metamorfozei (la larve, modificarea nivelului de hormon juvenil induce napârliri între stadiul larval si pupal si, de asemenea, în cadrul ciclului de dezvoltare, între stadiul pupual si de adult), în maturizarea sexuala si în reproductie. si hormonul de napârlire (ecdisona). Primul este elaborat de Corpora allata, iar al doilea de Glandele protoracale.

În cazul insectelor, o influenta excesiva, prelungita a hormonului juvenil determina pastrarea la adult a unor caractere juvenile (neotenie), în timp ce inhibarea hormonului juvenil duce la aparitia precoce, la larva, a unor caractere de adult (progeneza).

Asemanator organismelor cu schelet extern, cresterea insectelor se realizeaza prin napârlire, formându-se o noua cuticula. Anumite insecticide inhiba formarea unei noi cuticule, dar nu se cunosc locurile tinta de care se leaga aceste produse. Formarea noului învelis este controlat si de hormonul napârlirii. În dezvoltare un rol important îl are hormonul juvenil, prezent la napârliri, mai putin la stadiul de adult. Juvenoidul sintetic methoprene, imita pe cel natural si creeaza o structura anormala între larva si adult, dar care nu se poate reproduce si moare imediat.

Metamorfoza cuprinde totalitatea transformarilor morfo-fiziologice ce se desfasoara în cadrul unui ciclu complet, evoluând prin stadiile de ou, larva, nimfa si adult. La insecte, metamorfoza este controlata de trei hormoni: un hormon de crestere, care permite larvei sa creasca, sa se mareasca; un hormon juvenil, care mentine stadiul larvar si se opune nimfozei si un hormon de napârlire, ecdisona, care provoaca nimfoza.

La insectele tratate cu acesti hormoni nu se mai efectueaza în mod natural metamorfoza (se împiedica formarea embrionului si napârlirile, apar adulti cu malformatii), ceea ce duce la moartea lor, fara sa fi avut loc reproducerea.

Dupa o perioada de cercetari intense s-a reusit sa se obtina o serie de substante analoage hormonului juvenil cu un spectru larg de actiune, cum sunt:

* JUVABIONA – extras din arborele Abies balsamea
* TERPENE ACICLICE
* TERPENOIDE ACICLICE
* COMPUSI PEPTIDICI

Dintre aplicatiile practice cu aceste subsatnte numite si „regulatori de crestere” se remarca experimentarile de combatere a gargaritei lucernei (HYPERA POSTICA), a plosnitei cerealelor (Eurygaster integriceps), a paduchilor de frunza (Myzus persicae si M. varians), a tântarilor (Aedes aegypti).

Si la noi în tara au început cercetari intense asupra analogilor de hormon juvenil înca din anul 1973, pentru sintetizarea si utilizarea lor în practica combaterii daunatorilor. Astfel, s-au sintetizat o serie de substante juvenoide, sub diferite denumiri codificate: JTC – 1, JTC – 2, JTN – 3, JTN – 4, JA – 1, JA – 2, JA – 3, JA – 4, care au fost testate cu rezultate bune, la unele coleoptere (Tribolium confusum, Leptinotarsa decemlineata), unele lepidoptere (Galleria Mellonella, Loxostege sticticalis, Hyphantria cunea).

Din experimentarile preliminare, efectuate în conditii de sera s-a remarcat juvenoidul JTN – 4, cu care s-au obtinut rezultate bune în combaterea musculitei albe de sera (Trialeurodes vaporariorum) si a acarianului rosu comun (Tetranychus urticae).

AUTOCIDIA - Combaterea biologica a daunatorilor prin lupta autocida partea 4

Sterilitate mostenita a fost explicata de North, Holt si Bauer (1975). Speciile de diptere, când sunt iradiate, se induce o mare frecventa de mutatii letale dominante în sperma si ovule, dar la speciile de lepidoptere, care sunt mai radiorezistente, sunt nacesare doze mult mai mari de iradiere. Când se utilizeaza doze scazute de radiatii se induce o frecventa sporita a translocarii cromozomiale în sperma si ovule. Unirea unei celule reproductive purtatoare a unei translocatii cu o celula normala (de la fluturi neiradiati), produce un F-1 heterozigot pentru una sau mai multe translocari. Heterozigotismul pentru o singura translocare cromozomala, produce indivizi care, în medie, sunt 50% sterili. Fluturii heterozigoti pentru mai mult de o translocare sunt în procent de 75-100% sterili. Câteva studii citologice au demonstrat ca urmasii în F-1 au tanslocari cromozomale multiple. Astfel, efectul supresiv al steriitatii mostenite este exprimat în 2-3 generatii.

Totusi, frecventa urmasilor normali din punct de vedere cromozomial creste în fiecare generatie, deoarece insectele cu translocari cromozomale produc mai putini urmasi, de aceea fiind necesara lansarea continua de insecte partial sterile pâna când populatia nativa a ajuns sub pragul economic, iar dupa aceea este nevoie de lansari permanente de întretinere a efectului .

Sterilitatea prin retroîncrucisare (backcross BC) este o metoda superioara celor doua metode anterioare. Din pacate, desi teoretic ea se poate aplica unui numar considerabil de specii apartinând aceluiasi gen, în prezent metoda este folosita pentru controlul unei singure specii, Heliothis virescens.

În prezent bazele genetice pentru sterilitatea tip BC sau sterilitatea mostenita, nu sunt pe deplin întelese, cunoscându-se ca masculii sterili BC produc sperma anormala eupirena (fara nucleu) si ca masculii nu fecundeza femelele. Modul în care factorul de sterilitate este transmis de femelele fertile urmasilor nu sunt pe deplin întelese. Este posibil ca un factor citoplasmatic provenit din stramosii femelelor de H.subflexa sa interactioneze cu materialul genetic de la H. virescens si sa provoace anomalii în dezvoltarea spermei.

Pentru reusita unui program de combatere prin metode genetice a unei insecte daunatoare, trebuie sa existe suficiente date ce trebuie sa se refere la urmatoarele aspecte:

- cresterea în masa, trebuie sa se faca la un pret cât mai scazut a daunatorului. Aceastas-ar putea rezolva prin mecanizare si creerea unor dispozitive speciale pentru cresterea în masa a insectelor reduc de mii de ori pretul de cost.

- controlul calitatii materialului biologic utilizat, urmareste factorii ce pot afecta calitatea insectelor crescute în laborator: dietele artificiale, cresterea timp îndelungat în laborator poate duce la adaptarea insectelor strict la aceste conditii.

- procedurile de sterilizare, tin de dozele de iradiere si de operatiile de iradiere si manipulare a materialului biologic.

- ecologia, dinamica si comportarea, tine de informatiile referitoare la rata în care populatia naturala creste în cursul sezonului de vegetatie, rolul imigrarii din alte zone învecinate sau de la mare distanta, cunostintele legate de ecosistem, de entomofagii din zona care pot influenta nivelul daunatorului sau a speciei modificate genetic.

- distributia si raspândirea insectelor lansate, depinde de stadiul (pupa sau adult) si de modul în care sunt lansate insectele iradiate. De exemplu, Pectinophora grossypiella se lanseaza sub forma de adulti care, înainte de a fi lansati sunt raciti, iradiati si transportati în conditii de racire pentru lansare aeriana; H. Virescens sunt lansate ca pupe sau adulti; pentru Porthretria dispar pupele sunt iradiate, transportate si puse în custi, adultii care vor aparea se împrastie liber.

- monitorizarea programului, presupune existenta unui sistem extins de capcane pentru a stabili raportul dintre populatia naturala de insecte si populatia ce cuprinde insecte lansate, cu modificari genetice sau recoltarea oualelor depuse de daunator, pentru a stabili procentul de eclozare.

- analizele economice, presupune o analiza aprofundata a speciei daunatoare, pagubele esteimate ca vor fi produse, pretul combaterii, eficacitatea acesteia.

AUTOCIDIA - Combaterea biologica a daunatorilor prin lupta autocida partea 3

Doua specii de muste ale fructelor, musca pepenilor (Dacus cucurbitae) si musca orientala a fructelor (Dacus doesalis), din insulele Okinawa au fost eradicate deoarece, în principalele insule mari ale Japoniei nu exista muste ale fructelor, transportul fructelor gazda netratate din zonele infestate fiind interzis. S-au mai dezvoltat, pâna la punctul de aplicare comerciala, tehnici pentru mustele usturoiului, musca te-te si gândacul caosulelor de bumbac.

Trei metode genetice de combatere au fost dezvoltate si testate în câmp pentru lepidoptere daunatoare. Acestea sunt: tehnica insectelor sterile (SIT), sterilitatea mostenita si sterilitatea prin backcross.

Tehnica insectelor sterile, pentru diptere si lepidoptere, presupune cresterea unui numar imens de insecte, sterilizarea masculilor si femelelor prin radiatii ionizante si lansarea insectelor sterilizate în natura ca prin împerechere cu indivizi salbatici sa determine un anumit grad de sterilitate.

Diferenta dintre diptere si lepidoptere consta în aceea ca, pentru sterilizarea completa a lepidopterelor sunt necesare doze foarte mari de radiatii, comparativ cu ele utilizate pentru sterilizarea completa a dipterelor. Aceste doze ridicate de radiatii reduc competivitatea: scurtarea timpului de viata, lipsa dispersiei insectelor lansate, pierderea sincronizarii ritmurilor biologice, reducerea abilitatii de a trasfera spermatoforii, micsorarea activitatii sexuale, cresterea timpului de copulare si scaderea longevitatii spermei. O alta cauza a scaderii competitivitatii la unele specii este scaderea abilitatii masculilor de a insemina femelele cu sperma eupirena.

Insectele lansate fiind în întregime sterile, supresia daunatorului înceteaza odata cu oprirea lansarii de insecte sterile.

Sterilitatea mostenita poate fi indusa la orice specie de lepidopter, ca si la hemiptere. Ea are aceleasi caracteristici pentru toate speciile examinate si anume: femelele si masculii în F-1 sunt mult mai sterili decât masculii si femelele din P-1 care sunt iradiate, în general fiind produsi mai multi masculi decât femele în F-1. La unele specii urmasii se dezvolta mai încet decât larvele din parinti neiradiati, iar masculii din F-1 se pot împerechea dar nu reusesc sa însemineze femelele cu sperma eupirena (spermatozoizi viabili cu nucleu). Lansarea insectelor partial sterile ofera un potential supresiv mult mai mare decât lansarea de insecte în întregime sterile.

În 1970, Knipling a comparat cele doua metode, estimând ca, pentru a atinge acelasi grad de reducere a populatiei daunatorului dintr-o populatie naturala, in curs de trei generatii, este necesara o cantitate de patru ori mai mare de insecte total sterile decât daca se lanseaza insecte partial sterile.