Исследование на Drosophila указывает на возможность сокращения использования инсектицидов

Способ борьбы с пятнистокрылой дрозофилой (Drosophila suzukii), основным вредителем плодовых культур, наносящим экономический ущерб по всему миру, может быть улучшен за счёт стратегического выбора времени применения инсектицидов. Этот выбор должен быть связан с циркадной активностью вредителя и экспрессией его генов детоксикации, согласно новому исследованию учёных Калифорнийского университета в Дэвисе.

Родом из Юго-Восточной Азии, D. suzukii поражает мягкие плоды, такие как клубника, малина, вишня, черника и ежевика. В США насекомое впервые было обнаружено в 2008 году в центральном прибрежном регионе Калифорнии. Ежегодный ущерб урожаям Калифорнии от него оценивается примерно в $300 миллионов.

Новаторское исследование команды из четырёх учёных кафедры энтомологии и нематологии было направлено на изучение реакции вредителя на токсичность инсектицидов и возможности её прогнозирования путём интеграции данных о циркадной активности и профилях экспрессии генов.

«Поскольку мы знаем, что детоксикация инсектицидов у всех насекомых, включая пятнистокрылую дрозофилу (SWD), регулируется циркадными часами — тем же эндогенным биологическим часовым механизмом, который контролирует время физиологических явлений, таких как цикл сна и бодрствования, — мы решили выяснить, есть ли в течение циркадных суток время, когда система детоксикации будет наиболее слабой», — пояснила ведущий автор, молекулярный генетик Джоанна Чиу.

«Мы надеемся, что фермеры смогут использовать меньше инсектицидов, уменьшая тем самым ущерб окружающей среде и одновременно снижая затраты», — добавила Чиу, подчеркнув необходимость проведения полевых испытаний для подтверждения лабораторных наблюдений.

Исследование, опубликованное в Public Library of Science (PLoS) под названием «Integrating Circadian Activity and Gene Expression Profiles to Predict Chronotoxicity of Drosophila suzukii Response to Insecticides», объединило опыт лаборатории Чиу в области молекулярной и циркадной биологии и опыт лаборатории Фрэнка Залома в области интегрированной борьбы с вредителями. Финансирование осуществлялось в основном Калифорнийской комиссией по клубнике.

Проблема и текущие методы

«Текущие стратегии борьбы с D. suzukii в значительной степени полагаются на использование инсектицидов, поскольку другие тактики управления вредителями всё ещё разрабатываются и оптимизируются», — отметили авторы. Высокий уровень применения инсектицидов для контроля SWD в долгосрочной перспективе ведёт к развитию резистентности и наносит ущерб полезным насекомым.

Результаты и перспективы

Исследование проводилось в лабораторных условиях, имитирующих лето и зиму в Уотсонвилле. Команда обнаружила значительные различия в хронотоксичности SWD к малатиону: наибольшая восприимчивость наблюдалась в 6 утра. Это время «соответствует пику экспрессии цитохромов P450, которые могут быть вовлечены в биоактивацию малатиона».

• Фрэнк Залом отметил, что эти знания особенно интересны для короткодействующих инсектицидов, допустимых в органическом земледелии, таких как пиретрум. Улучшение их эффективности за счёт выбора времени применения стало бы позитивным развитием.
• Келли Хэмби, аспирант лаборатории Залома, указала, что следующие шаги — включить больше температурных условий, больше инсектицидов и попытаться провести эксперимент в поле.
• Розанна Квок, аспирант лаборатории Чиу, подчеркнула, что исследование позволяет двигаться к более эффективному контролю этого быстро распространяющегося вредителя. «Мы можем распылять меньше или реже, если выясним, когда эти вредители наиболее уязвимы».

Хронобиология и хронотоксичность D. suzukii дают ценную информацию для мониторинга и контроля, поскольку активность насекомых, а также время и эффективность применения инсектицидов имеют решающее значение для борьбы с вредителями.