Эльсергани оценка инсектицидной активности растений флоры египта


На правах рукописи

Мохамед Ибрагим Мохамед Эльсергани

ОЦЕНКА ИНСЕКТИЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ

РАСТЕНИЙ ФЛОРЫ ЕГИПТА

Специальность 06.01.07 – защита растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Москва, 2012

Работа выполнена на кафедре генетики, растениеводства и защиты растений Российского университета дружбы народов

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук

Заец Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, доцент

Гриценко Вьячеслав Владимирович

кандидат биологических наук

Кузмичев Анатолий Александрович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт карантина растений

Защита диссертации состоится 12 декабря 2012 г. в 13.00 на заседании диссертационного совета Д 220.043.04 при Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу : 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет РГАУ – МСХА, тел/факс: 8(499) 976-24-92.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке имени Н.И. Железнова РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан ……….2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, д.б.н., профессор А.Н. Смирнов

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Широкое и повсеместное применение синтетических инсектицидов порождает новые проблемы в организации защиты растений и, прежде всего адаптация к пестицидам, нарушение равновесия и взаимосвязей живых организмов в агроценозах.

В связи с этим проводится поиск альтернативных методов подавления на плантациях популяций вредных видов, снижения рисков от применения пестицидов, уменьшение доз расхода их на единицу площади и создание новых пестицидных веществ.

Одним из таких направлений является поиск и изучение растений, накапливающих вещества, обладающих инсектицидными свойствами. Интерес к таким растениям издавна велик и в настоящее время не ослабевает. Имеется много сведений о способности ряда вида растений ингибировать развитие различных патогенов, что указывает на возможность использования в защите растений полученных из них биопрепаратов (экстракты, настои, вытяжки, дусты) в качестве альтернативы синтетическим пестицидам. В России, как и в других странах, используется более 50 видов растений, настои и экстракты, из сырья которых применяются для защиты растений от разных видов вредных организмов (Семаков, 1989; Черменская, 2000) преимущественно в индивидуальных или фермерских хозяйствах на небольших площадях. В настоящее время в промышленных масштабах получают более 35 видов биопрепаратов из растений, используемых против вредителей и болезней (Jacobsonetal, 1989; Berenbaumetal, 1989; Lattenetal, 1994; El-sheiketal, 2002; Neuhoffetal, 2002; Daayfetal, 2003; Rohmeretal, 2004; Dornetal, 2007).

Недавно появились синтетические инсектициды, созданные на основе растительных алкалоидов: азадирахтин, нимацаль, рапсол и другие, которые действуют, как избирательно против отдельных вредителей, так и регулируют поведение насекомых в агроценозах.

Хотя растительные препараты, и уступают по эффективности химическим средствам, тем не менее, они обладают способностью снижать численность популяций вредных видов на 60-80%. Это позволяет в ряде случаев сокращать количество применяемых обработок химическими средствами или снижать их дозы за счет комбинирования с растительными препаратами или другими биологически активными веществами.

Цель и задачи исследований. Основной целью работы является скрининг растений, произрастающих во флоре Египта, обладающих пестицидными свойствами с целью оценки их инсектицидного действия против отдельных видов насекомых, а также оценки вспомогательных веществ, способствующих уменьшению норм расхода пестицидов на единицу площади без снижения их эффективности.

В задачи входило:

— дать качественную и количественную характеристику некоторым веществам из растений,

— провести анализ содержания активных веществ в сырье изучаемых растений;

— определить пестицидную активность растительных веществ видов семейств Lamiaceae, Solаnaceae, Chenopodiaceae, Asteraceae, Rhamnaceae на модельных насекомых-вредителях in vitro,

изучить особенности развития вредителей после обработки разными растительными препаратами (дусты, вытяжки, экстракты) по показателям плодовитости, смертности, массе тела различных стадий и др.),

— испытать в качестве добавок различные вспомогательные вещества (прилипатели, детергенты и др.) для повышения эффективности растительных пестицидов,

— испытать в полевых условиях против основного вредителя хлопчатника – гусениц хлопковой совки — препараты куракрон и суми-альфа в разных дозах и с различными добавками и дать им биологическую и экономическую оценку эффективности в условиях Египта.

Научная новизна. Изучение 8 видов растений, произрастающих в Египте, выявлено наличие инсектицидной активности их экстрактов, дустов и настоев против 4 видов вредителей хранящейся зерновой продукции.

Дана биохимическая оценка состава экстрактов и масел на содержание в этих растениях вторичных метаболитов. Изучено 8 форм органических добавок на способность влиять на токсичность инсектицидов. Показано, что с помощью добавок можно без снижения биологической эффективности применять половинные дозы препаратов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Изучено инсектицидное действие 8 видов растений из флоры Египта на 5 модельных видах насекомых-вредителей.

Показана перспективность использования дустов и экстрактов для приготовления на их основе биопрепаратов, а также прямого использования их для защиты хранящихся растительных продуктов в частном секторе.

Показано, что использование в полевых условиях инсектицидов суми-альфа и куракронав смеси с добавками позволяет наполовину снизить их дозы против хлопковой совки на хлопчатнике.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практической конференции аграрного факультета РУДН и на заседаниях кафедры.

Личный вклад соискателя. Диссертационная работа содержит фактический материал, полученный лично автором в течение 2009-2012 гг.

Помощь в проведении биохимических анализов оказывали сотрудники Центра коллективного пользования РУДН.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре научных работы, две из них – в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 132 страницах текста компьютерного набора и иллюстрирована 22 таблицами, 16 рисунками; состоит из введения, 4 глав, выводов и приложения. Список использованной литературы включает 225 источников, в том числе 197 иностранных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту. Растения, обладающие инсектицидными свойствами, целесообразно использовать в качестве альтернативы синтетическим инсектицидам.

Возможность снижения доз инсектицидов на единицу площади за счет биодобавок против хлопковой совки на хлопчатнике при сохранении исходной биологической активности.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы и сформулированы цель и задачи исследования.

В обзоре литературы (Глава I) дан анализ отечественной и зарубежной литературы по использованию растений с инсектицидными свойствами против вредных насекомых. Показана перспективность использования таких растений, как сырья для производства биоинсектицидов, как компонентов в интегрированной защите растений.

Материал и методы исследований.

Исследования проводились на кафедре генетики, растениеводства и защиты растений РУДН и на Опытной станции Министерства сельского хозяйства (г. Каир. Египет).

Для выявления растений содержащих вещества, обладающие инсектицидными свойствами,были выбраны 8 видов растений флоры Египта (белена египетская – Hyoscya musmuticus L, полынь горькая –Artemisia absinthium L.,тимьян обыкновенный- Thymus vulgaris L.,базилик обыкновенный –Ocimum basilicum L., марь противоглистная (Chenopodium ambrosioides L., индийский женьшень (зимняя вишня) –Withаmia somnifera Mill., унаби (зизифус) –Zizyphus spina сhristi Miller, полынь белая –Artemisia herba alba L.).

В качестве биотестов использовались линии вредителей — представителей сообществ зерна при хранении, поддерживаемых на кафедре в течение ряда лет: амбарный долгоносик (Sitophilus granarius L.), малый мучной хрущак (Tribolium confusum Duv.), фасолевая зерновка (Acantho scelides obtectus Say), суринамский мукоед (Oryzaephilus surinamensis L.) и обитатель открытых ландшафтов – сверчок (Melano grylludeserctus L.).

Токсичность растений (дусты и 0.1-0.3% экстракты) в отношении вредителей зерна оценивали по числу погибших насекомых. Учеты проводили каждые 2 дня.

Отобранные растительные пробы (стебли, листья, корни) сушили при комнатной температуре, измельчали на гомогенизаторе до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 2 мм. Навески по 10,0 г помещали в коническую колбу емкостью 350 мл. Добавляли 100 мл дистиллированной воды и нагревали при температуре 630С при постоянном перемешивании на магнитной мешалке в течение 30 мин. После этого фильтровали через складчатый бумажный фильтр.

Из каждого экстракта отбирали пипеткой по 10 мл, которые помещали в тарированную фарфоровую чашку и упаривали на водяной бане, а затем высушивали при температуре 100-1050С до постоянной массы.

Навеску измельченной травы (10,0 г) A. alba помещали в колбу вместимостью 350 мл и экстрагировали порциями по 100 мл 96% этиловым спиртом при нагревании с обратным холодильником на магнитной мешалке при температуре 630С в течение 20 мин. Экстракт после охлаждения фильтровали через складчатый бумажный фильтр. Растворитель из фильтрата полностью удаляли с помощью вакуумно-ротационного аппарата при остаточном давлении 0,2 атм. на водяной бане с температурой 500С. К шроту после экстракции спиртом прибавляли 100 мл воды и нагревали на магнитной мешалке при температуре 630С в течение 30 мин. и декантировали на складчатый бумажный фильтр. Всего изучали 3 этиловых экстракта (белая полынь- A. alba (№1), тимьян обыкновенный –T. vulgaris (№ 3), базилик душистый –O. Basilicum(№ 4) и 1 водный (белена египетская H. muticus (№ 5).Компоненты эфирного масла извлекались с помощью экстракции образца сырья смесью диэтиловый эфир — гексан (1:1). Из 1 мл экстракта отбирался 1 мкл и инжектировался в хроматограф. Хромотографии подвергались также высушенные спиртовой и водный экстракты (смолки).

Анализ проводился на хромато-масс-спектрометре JMSGCmateII (JEOL, Япония) и газовом хроматографе с капиллярной колонкой DB-5MS (длина 30 см и внутренний диаметр 0.25 мм). Толщина фазы составляла 0.32 мкм. Анализируемые вещества идентифицировались с помощью автоматического программного комплекса TSS 2000 (Shrader Analytical and Consulting Laboratories, Inc.) с использованием масс-спектральной базы NIST’08.

УФ-спектрофотометрия на спектрофотометре (модель VARIANCARY-100 Scan, спектральный диапазон 190 -1100 нм) при ширине щели 1 нм проведена по ГФ (гл. XII, ч. 1, стр. 56).

Навески образцов помещали в мерную колбу вместимостью 50 мл, растворяли №1 (полынь белая) и № 4 (базилик душистый) в 25 мл этилового спирта, №3 (тимьян обыкновенный) в 25 мл петролейного эфира при перемешивании, доводили объем раствора до метки тем же растворителем и перемешивали. Образец № 5 (белена египетская) представлял собой водный отфильтрованный раствор осадка.

Спектры поглощения полученных растворов получали на спектрофотометре ИК-Фурье Varian «Excalibur HE 3100» (прил. 5) в диапазоне от 190 до 800 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм.

В качестве стандартных инсектицидов были использованы — куракрон72% к.э. (пр-во Синджента Ко), рекомендуемая полевая норма 750 мл=30 г и суми-альфа 5% к.э. (Сумитомо Ко Лтд), рекомендуемая полевая норма 600 мл=520 г.

Из вспомогательных веществ (добавок) использовали в качестве липофильных веществ — касторовое масло (Эль-Салам Ког.Каир), и CAPL-2 (96.6% минеральное масло (из отходов хлопчатника), пр-во Центральной сельскохозяйственной лаборатории пестицидов), поверхностно активных соединений ДЛ600 — полиэтиленгликоль (PEG 600 DL, пр-во Национальной Ко по производству крахмала, дрожжей и моющих средств, г. Александрия), окислители — фосфорная кислота (6.6 N пр-во Ко Эль Гомхорийа, г. Каир) и 6% уксусная кислота (Ко по производству сахара и рафинада), прилипатели – крахмальный клей (Ко Эль-Сабаа, г. Каир), гуммиарабик (пр-во Ко Эль-Гомхорийя) и лигносульфонат — анионный полиэлектролит, с м.м. от 5000 до 10000 (КоBASF, Германия).

Физическая совместимость используемых инсектицидов и вспомогательных веществ, добавленных в количестве 0,3 %, изучалась методом определения их влияния на стабильность эмульсии суми-альфа и куракрона согласно рекомендуемым нормам по спецификации WHO (1979). Физико-химические свойства смесей определяли по водородному показателю — Шота Джерата, вязкость — вискозиметром Освальда – ДуНоуя, где единица поверхностного натяжения дина/см, проводимость и соленость измеряли кондуктометром YSI модели 33 S-C-T (m MHOS – единица измерения электропроводности).

Для лабораторных испытаний яйца тест — объекта — хлопковой совки Spodoptera littoralisBasid, собирали с растений хлопчатника, выращиваемых без применения инсектицидов. После отрождения гусениц их выкармливали на листьях Ricinus communis L. при комнатной температуре 25±2оС, относительной влажности 65±5%, длине фотопериода (12:12). В качестве биопроб использовали гусениц 4-го возраста (El-Dafrawietal., 1964; El-Metwallyetal., 1991; Hussein, 2002). Их подсаживали на листья хлопчатника, которые перед этим погружали на 10 сек. в различные смеси разной концентрации и подсушивались на воздухе при комнатной температуре. Смертность регистрировали через 24 ч. после обработки.

Последействие инсектицидов и их смесей изучали до стадии имаго. Массу куколок определяли через 48 ч. после окукливания. Появившиеся имаго разделяли по половым признакам (1:1). Отложенные яйца на листьях собирали ежедневно. Общую плодовитость (в %) оценивали при подсчёте общего количества яиц и массе яиц, отложенных после каждой обработки.

Вегетационные и полевые опыты проводили на Опытном участке (г. Каир). Расход раствора при опрыскивании растений хлопчатника ручным распылителем составил 200 л/феддан (Феданн = 4200 м2). Обработанные листья (2-3 листа) каждого варианта брали с интервалами (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 и 19 дней) после обработки, переносили в лабораторию, помещали в чашки Петри (диаметром 10 см) и подсаживали на них по 10 гусениц разных возрастов).

Статистическую обработку результатов исследований проводили используя формулу Аббота (1925) и программу POLO(1987).Опыты проводили в трехкратной повторности.

Оценка инсектицидных свойств различных видов растений

Вид W. somnifera-индийский женьшень (или зимняя вишня) известен в качестве продуцента целого ряда биологически активных соединений, способных влиять на различные жизненные процессы развития насекомых (Slama, 1979, Wuytsetal., 2002, Tolsticovetal., 2003). По своему химическому составу некоторые из них относятся к сапонинам, стероидам и гликозидам (Watt, Breyer-Brandwijk, 1962, Tiertoetal, 1992, Tomlin, 2005). Тем не менее, до настоящего времени растение остается практически не изученнымс точки зрения действияегона развитие насекомых.

Анализ полученных нами результатов показывает, что порошок и водный экстракт из W. somnifera проявляет высокую токсичность против амбарных вредителей. К 4-му дню около половины тест-объектов -амбарный долгоносик, малый мучной хрущак и фасолевая зерновка оказались мертвыми (табл. 1). При этом следует отметить несколько большую токсичность для порошковидной формы по сравнению с водными экстрактами. На 8-ой день после обработки гибель жуков достигла 99-100%, в то время как в контроле, имаго оставались живыми.

Таблица 1. Влияние дуста и водного экстракта из W. somnifera на

жизнеспособность насекомых

Вид вредителя

Погибло имаго, % на день учета

2

4

6

8

Порошок

Амбарный долгоносик

30,6

60,0

80,3

98,6

Малый мучной хрущак

9,3

51,3

84,6

98,3

Фасолевая зерновка

2,0

27,6

86,6

99,3

Водный экстракт

Амбарный долгоносик

1,3

12,6

33,3

99,3

Малый мучной хрущак

0,6

30,6

59,6

99,6

Фасолевая зерновка

1,6

20,0

42,3

100

Контроль (вода)

Амбарный долгоносик

0

0

1

0

Малый мучной хрущак

0

0

0

2

Фасолевая зерновка

0

0

1

0

НСР0.05

1.15

4.03

1.73

5.19

Таким образом, эти наблюдения дают основания отнести вид W. somnifera к перспективным растениям, обладающим инсектицидными свойствами, для использования в борьбе с вредителями не только в полевых условиях, но и в хранилищах, которое, очевидно, можно рекомендовать в качестве сырья при производстве растительных инсектицидов.

Инсектицидное действие некоторых растений намалого мучного

хрущака

Оценивали токсичность водных экстрактов трех видов растений: белена египетская, полынь белая и унаби. По своему химическому составу указанные растения несколько отличаются по содержанию вторичных метоболитов (табл. 2). Например, белена египетская содержит такие алкалоиды, как гиосциамин, атропин, стерины, которые являются высокоэффективными против многих насекомых. В связи с этим мы испытали водный экстракт сырья указанных растений против имаго малого мучного хрущака.

Жуков и корм помещали в чашки Петри и опрыскивали водным экстрактом, наблюдая за гибелью жуков. Установлено, что водный экстракт из сырья Zizyphus spina christi обладал почти в два раза меньшей токсичностью, чем водные экстракты других растений. Гибель жуков на восьмой день учета составила 53,3%. В контроле жуки оставались живыми.

Таблица 2. Влияние водного экстракта из сырья разных растений на жизнеспособность малого мучного хрущака

Вид

Погибло жуков, % на день учета

2

4

6

8

Белена египетская

47,6

79,3

98,0

98,6

Унаби-зизифус

9,6

15,3

40,0

53,3

Полынь горькая

28,0

50,3

80,3

98,6

Карбофос 0,2% (стандарт)

49,0

93,0

95,0

100

Контроль (вода)

0

0



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | Вперед → | Последняя | Весь текст