Что делать мировой картофелеводческой отрасли с супер-вредителем? Этот вопрос ученые предлагают адресовать биотехнологам

Группа исследователей из Университета Бабеш-Бойяи, Румыния, призывает обратить внимание на растущую угрозу со стороны колорадского жука, который на данный момент считается одним из наиболее стойких вредителей сельскохозяйственных культур, поскольку легко адаптируется и быстро развивает устойчивость к инсектицидам.

В отсутствие конкурентных альтернатив фермерам приходится увеличивать количество пестицидных обработок с применением химикатов с различными механизмами действия. Без защиты растений почти 75% производства картофеля было бы потеряно.

Несколько важных стран-производителей картофеля, таких как Россия, Украина, Польша и другие страны Восточной Европы, сообщали о высоких потерях урожая из-за вторжения колорадского жука.

На протяжении более 125 лет управление колорадским жуком в основном основывалось на химическом контроле вредителя. В Европе посевы картофеля обрабатывают инсектицидами 3–4 раза в год для достижения ожидаемого урожая.

Но увеличение дозировки дает лишь кратковременное облегчение, зато в значительной степени способствует развитию резистентности. В настоящее время бороться с колорадским жуком стало еще труднее из-за быстрого развития устойчивости к большинству инсектицидов за счет как перекрестной, так и множественной устойчивости к различным соединениям. Это относится, в том числе, к пиретроидам и неоникотиноидам.

В США несколько популяций колорадского жука уже устойчивы к пиретроидам, тогда как в Европе, хотя борьба с вредителями с помощью пиретроидов все еще эффективна, также наблюдается снижение восприимчивости вредителей к этому химическому веществу.

С тех пор, как в популяциях вредителя возникла устойчивость к пиретроидам, неоникотиноидные инсектициды стали краеугольным камнем борьбы на картофельных полях. Однако широкое использование неоникотиноидов в последние десятилетия привело к развитию устойчивых популяций.

Сугубо пестицидная стратегия увеличивает риск отравления нецелевыми организмами и приводит к загрязнению окружающей среды, увеличивая углеродный след. Кроме того, она неустойчива в долгосрочной перспективе.

Еще в 2009 году Европейская комиссия Европейского парламента предложила план преобразования сельскохозяйственной системы Европейского Союза в более устойчивую и безопасную с точки зрения здоровья. Согласно плану, основной задачей является снижение рисков и последствий чрезмерного использования пестицидов (цель - сокращение на 50% в следующем десятилетии), кроме того, содействие использованию альтернативных методов (например, биологических, механический контроль) и соблюдение принципов комплексной борьбы с вредителями. Тем не менее, продажи инсектицидов значительно выросли за последние годы примерно в 60% государств-членов европейских стран.

Германия, Италия и Испания являются основными потребителями инсектицидов из европейских стран, тогда как Франция, Украина и Румыния используют большую часть пиретроидов для борьбы с вредителями, в том числе, с колорадским жуком. Франция является лидером в списке по использованию инсектицидов для производства картофеля.

Таким образом, пришло время реформировать существующие методы картофелеводства.

Косвенными альтернативными методами являются севооборот, мульча из соломы, ловушечные культуры или сортовая устойчивость. Однако, сам по себе севооборот недостаточно эффективен, только замедляя рост популяции колорадского жука, а сортов с некоторой степенью устойчивости крайне мало (например, сорт Dakota Diamond).

Прямые альтернативные методы включают способы поведенческого вмешательства, физический и механический контроль: пылесосы для сбора жука, естественные враги, экстракты ботанических инсектицидов.

Опять же, в Европе существует лишь несколько естественных антагонистов колорадского жука, да и то с недоказанной эффективностью в поле. Это жужелицы Pterostichus melanarius Illiger и златоглазки, паразитоидные мухи Myiopharus aberrans L..

Недостатки внедрения хищников известны. Во-первых, недавно интродуцированные виды хищников могут оказывать неизвестное влияние на глобальную экосистему, кроме того, их содержание и производство в достаточных количествах являются дорогостоящими и, наконец, что не менее важно, для выпуска хищников требуется покупка дополнительного оборудования (механических распределителей).

Несколько видов Bacillus, включая B. pumilus L., B. cereus, B. megaterium de Bary и B. thuringiensis Berliner ( Bt ) увеличивают смертность колорадского жука. Но токсин Bt, продуцируемый этими микроорганизмами, работает только при проглатывании. Полевые эксперименты показывают, что опрыскивание Bt наиболее эффективно против только что вылупившихся личинок, поэтому его следует использовать на полях примерно в это время.

Похоже, что в запасе остаются только методы редактирования генов: соматическая гибридизация, РНК-интерференция (RNAi) или CRISPR-Cas, чтобы вызвать устойчивость растения-хозяина к вредителю.

Соматическая гибридизация с дикими родственными видами посредством электрослияния протопластов может предоставить новые разновидности картофеля.

Преимуществами этого биотехнологического подхода являются: (1) гибридизация сексуально несовместимых, но родственных видов, которую невозможно или сложно реализовать с использованием классических методов, (2) перенос полигенов, участвующих в устойчивости и / или признаках множественной устойчивости, (3) соматические гибридные растения, полученные с помощью этой технологии, не считаются ГМО в Европе.

Обязательным видится создание единой системы статконтроля во всех европейских странах, чтобы правильно оценить ситуацию с использованием пестицидов и точно контролировать риск, связанный с пестицидами.

В соответствии с нынешней ситуацией, страны ЕС должны сообщать статистику использования пестицидов в сельском хозяйстве для выбранных культур каждые 5 лет, хотя эти отчеты не являются единообразными, подробными и, к сожалению, должным образом обновленными. Исполнительная организация ЕС стремится отрегулировать статистику пестицидов до 2023 года, чтобы восполнить такие пробелы в данных.

По статье группы авторов (Имола Мольнар, Елена Ракосы-Тикан), опубликованной в журнале Agronomy 2021, на портале www.mdpi.com.