Метод стерильных насекомых: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Следующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Создано переводом страницы «Sterile insect technique»
(нет различий)

Версия от 02:43, 13 июня 2020

Метод стерильных насекомых [1] [2] --- метод биологической борьбы с насекомыми, посредством которого подавляющее число стерильных насекомых выпускается в дикую природу. Выброшенные насекомые предпочтительно являются самцами, так как это более экономически выгодно, и самки могут в некоторых ситуациях нанести ущерб, откладывая яйца в культуре или, в случае комаров, забирая кровь у людей. Стерильные самцы конкурируют с дикими самцами за спаривание с самками. Самки, которые спариваются со стерильным мужским продуктом нет потомства, тем самого снижая следующее поколение населения . Стерильные насекомые не являются самовоспроизводящимися и, следовательно, не могут утвердиться в окружающей среде. Повторное высвобождение стерильных самцов при низкой плотности популяции может еще больше снизить и в случаях изоляции ликвидировать популяции вредных организмов, хотя экономически эффективный контроль с плотными целевыми популяциями подвергается подавлению популяции до высвобождения стерильных самцов.

Техника была успешно использована для уничтожения мухи-червя ( Cochliomyia hominivorax ) из Северной и Центральной Америки. Многие успехи были достигнуты в борьбе с вредителями плодовой мухи, особенно средиземноморской плодовой мухой ( Ceratitis capitata ) и мексиканской плодовой мухой ( Anastrepha ludens ). Активные исследования проводятся для определения эффективности этой техники в борьбе с плодовой мухой Квинсленда (Bactrocera tyroni) .

Стерилизация вызывается воздействием облучения на репродуктивные клетки насекомых. SIT не включает высвобождение насекомых, модифицированных в результате трансгенных (генно-инженерных) процессов. Более того, SIT не внедряет неместные виды в экосистему.

история

Идея использования стерильных самцов была впервые написана русским генетиком А.С. Серебровским в 1940 году [3]. На западе к этой идее пришли независимо и применил ее практически в 1950-х годах. Раймонд Бушленд и Эдвард Ниплинг разработали SIT для уничтожения червяков, охотящихся на теплокровных животных, особенно крупного рогатого скота. Они использовали тот факт, что самки червяков спариваются только один раз в жизнц. Личинки этих мух проникают в открытые раны и питаются мясом животных, убивая зараженный скот в течение 10 дней. В 1950-х годах черви-черви наносили ежегодный ущерб американским поставкам мяса и молочных продуктов, которые, согласно прогнозам, превышали 200 миллионов долларов. Личинки червяков также могут паразитировать на человеческой плоти.

Энтомолог Эдвард Ф. Нипплинг

Бушленд и Ниплинг начали искать альтернативу химическим пестицидам в конце 1930-х годов, когда они работали в лаборатории сельского хозяйства США в Менарде, штат Техас. В то время червяк уничтожал поголовье скота по всему американскому югу. Поставки красного мяса и молочных продуктов пострадали в Мексике, Центральной Америке и Южной Америке.

Ниплинг разработал теорию аутоцидного контроля - нарушение репродуктивного цикла вредителя. Энтузиазм Бушленда в отношении теории Ниплинга побудил пару искать способ разведения мух в «фабричной» обстановке и находить эффективный способ стерилизации мух.

Их работа была прервана Второй мировой войной, но они возобновили свои усилия в начале 1950-х годов с успешными испытаниями популяции червяков на острове Санибел, штат Флорида . Техника стерильных насекомых работала; ближняя эрадикация была достигнута с использованием рентгеновских мух.

Успехи

На карте показаны текущая (оранжевая) и бывшая (желтая) области распространения, а также примерное сезонное распространение мухи-червяка .

В 1954 году этот метод был использован для уничтожения червей с 176-square-mile (460 км2) остров Кюрасао, у берегов Венесуэлы . Черви были уничтожены за семь недель, сохранив домашние стада коз, которые были источником мяса и молока.

В конце 1950-х и 1970-х годах SIT использовался для контроля популяции червяков в США. В 1980-х годах Мексика и Белиз устранили свои проблемы с червяками с помощью SIT. В 90-х годах в Центральной Америке осуществлялись программы ликвидации, после чего в Панаме был установлен биологический барьер для предотвращения повторного заражения с юга. Карта показывает текущую и прежнюю область распространения и приблизительное сезонное распространение мухи-червя .

В 1991 году техника Книплинга и Бушленда остановила серьезную вспышку червя в Новом Свете в Северной Африке. Программы против средиземноморской плодовой мухи в Мексике, Флориде и Калифорнии используют SIT для поддержания своего статуса без мух. Техника была использована для уничтожения мухи дыни с Окинавы и борьбы с мухой цеце в Африке.

Техника подавляет насекомых, угрожающих животноводству, фруктам, овощам и клетчатке. Технику хвалили за ее экологические свойства: она не оставляет остатков и не оказывает (прямого) отрицательного воздействия на нецелевые виды.

Техника была благом в защите сельскохозяйственной продукции, чтобы накормить население мира. И Бушленд, и Книплинг получили мировое признание за свои лидерские и научные достижения, в том числе Всемирную продовольственную премию 1992 года . [4] Эту технику провозгласил бывший министр сельского хозяйства США Орвилл Фриман как «величайшее энтомологическое достижение 20-го века».

Африканский трипаносомоз

Сонная болезнь или африканский трипаносомоз является паразитарным заболеванием у людей. Болезнь, вызванная простейшими рода Trypanosoma и переданная мухой цеце, является эндемическим заболеванием в регионах Африки к югу от Сахары, охватывая около 36 стран и 60 миллионов человек. По оценкам, от 50 000 до 70 000 человек заражаются и около 40 000 умирают каждый год. Три самые последние эпидемии произошли в 1896-1906, 1920 и 1970 годах.

Исследования мухи цеце показывают, что самки обычно спариваются только один раз (иногда дважды). Исследования показали, что этот процесс эффективен для предотвращения бедствия.

Успешные программы

  • Муха-червяк ( Cochliomyia hominivorax ) была уничтожена в Соединенных Штатах, Мексике, Центральной Америке, Пуэрто-Рико и Ливии . [5]
  • Мексиканская плодовая муха ( Anastrepha ludens, Loew) была уничтожена на большей части северной Мексики.
  • Муха цеце была уничтожена на Занзибаре .
  • Средиземноморская плодовая муха ( Medfly, Ceratitis capitata, Wiedemann) была уничтожена в северной части Чили и южной части Аргентины, Перу и Мексики. Он подавляется SIT в районах производства фруктов в Хорватии, Израиле, Южной Африке и Испании.
  • Codling моли ( Cydia pomonella ) эффективно подавляется в некоторых частях Британской Колумбии, Канада, [6]
  • Розовый ястреб ( Pectinophora gossypiella ) уничтожен на юго-западе США и на северо-западе Мексики.
  • Ложная мотылька ( Thaumatotibia leucotreta ) эффективно подавляется в некоторых частях Южной Африки.
  • Кактус моли ( Cactoblastis cactorum ) был ликвидирован в результате вспышки в Юкатане, Мексика.
  • Дынная муха ( Bactrocera cucurbitae, Coquillett) была уничтожена с Окинавы . [7]
  • Луковая муха ( Delia antiqua ) управляется в районах производства лука в Нидерландах [8]

Цели

История трансграничной перевозки стерильных насекомых

Трансграничные перевозки стерильных насекомых осуществлялись на постоянной основе в течение 55 лет (с 1963 года). Общее количество отправленных стерильных насекомых оценивается в более чем один триллион в тысячах отправок через границы в 23 страны-получателя из 50 заводов по стерильным насекомым в 25 странах. В течение этого длительного периода и многих прецедентов не было выявлено никаких проблем, связанных с возможной опасностью, и, таким образом, партия стерильных насекомых никогда не подвергалась никаким регулирующим действиям. В таблице показана история трансграничных поставок, начавшихся в 1963 году с поставок стерильной мексиканской плодовой мухи ( Anastrepha ludens, Loew) из Монтеррея, Мексика, в Техас, США. [15]

Недостатки

  • Естественно, что для подавления популяций перед использованием стерильных насекомых иногда требуются периоды низкой численности или повторная обработка пестицидами.
  • Разделение по половому признаку может быть затруднено, хотя это может быть легко осуществлено в больших масштабах, когда были разработаны генетические системы полового развития, как для средиземноморской плодовой мухи.
  • Облучение, транспортировка и высвобождение могут снизить способность к спариванию у мужчин.
  • Техника видоспецифична. Например, методика должна быть реализована отдельно для каждого из 6 экономически важных видов мухи цеце.
  • Массовое выращивание и облучение [16] [17] требуют точных процессов. Неудачи произошли, когда были выпущены неожиданно плодовитые самцы.
  • Областной подход более эффективен, поскольку миграция диких насекомых из-за пределов контрольной зоны может воссоздать проблему.
  • Затраты на производство достаточного количества стерильных насекомых могут быть непомерно высокими в некоторых местах, но снижаются с эффектом масштаба.

Вывод и перспективы

Биотехнологические подходы, основанные на генетически модифицированных организмах ( трансгенных организмах), все еще находятся в стадии разработки. Тем не менее, поскольку не существует правовых рамок, разрешающих выпуск таких организмов в природе, [18] [19] стерилизация облучением остается наиболее используемой техникой. 8–12 апреля 2002 г. в штаб-квартире ФАО в Риме было проведено совещание «Оценка состояния и риска использования трансгенных членистоногих в защите растений». Итоговые материалы совещания были использованы Североамериканской организацией по защите растений (НАППО) для разработки регионального стандарта № 27 НАППО «Руководство по импорту и высвобождению в полевых условиях трансгенных членистоногих», который может обеспечить Основа для рационального развития использования трансгенных членистоногих.

Экономическая выгода

Экономические выгоды были продемонстрированы. Прямые выгоды от уничтожения червей для животноводства в Северной и Центральной Америке, по оценкам, превышают 1,5 млрд. Долл. США в год, тогда как инвестиции за полвека составляют около 1 млрд. Долл. США. Мексика защищает экспортный рынок фруктов и овощей на сумму более 3 миллиардов долларов США в год, ежегодно инвестируя около 25 миллионов долларов США. По оценкам, статус «бездетной мухи» открыл рынки для экспорта фруктов в Чили на сумму до 500 миллионов долларов. Искоренение мухи цеце привело к значительным социально-экономическим выгодам для Занзибара. [20] При внедрении в масштабах всей территории и в масштабном процессе выращивания, SIT является конкурентоспособным по стоимости с традиционным контролем, в дополнение к его экологическим преимуществам. [21]

Смотрите также

  • Наследственное бесплодие у насекомых
  • Джин Драйв
  • Генетически модифицированное насекомое

внешние ссылки

  1. ↑ Sterile Insect Technique: Principles and Practice in Area-Wide Integrated Pest Management. — Dordrecht, The Netherlands : Springer, 2005. — ISBN 1-4020-4050-4.
  2. ↑ Vreysen, M. J. B., Robinson, A. S., and Hendrichs, J. (2007). "Area-wide Control of Insect Pests, From Research to Field Implementation." pp. 789 Springer, Dordrecht, The Netherlands
  3. ↑ Serebrovsky, A.S. (1940). "[On the possibility of a new method for the control of insect pests]". Zool. Zh. 19: 618–630.
  4. ↑ https://www.worldfoodprize.org/en/laureates/19871999_laureates/1992_knipling_and_bushland/
  5. ↑ The Area-Wide Sterile Insect Technique for Screwworm (Diptera: Calliphoridae) Eradication
  6. ↑ Okanagan-Kootenay Sterile Insect Release (SIR) Program
  7. ↑ The Sterile Insect Technique: Example of Application to Melon Fly Bactrocera cucurbitae. (accessed December 13, 2016)
  8. ↑ List of SIT facilities
  9. ↑ Benedict Mark Q, Alan S Robinson and Bart GJ Knols (edts.) 2009. Development of the sterile insect technique for African malaria vectors. Malaria Journal Volume 8 Suppl 2"
  10. ↑ A Genetically Engineered Swat
  11. ↑ Chen, Lin H. (2016). "Zika Virus: Rapid Spread in the Western Hemisphere". Annals of Internal Medicine. 164 (9): 613—5. doi:10.7326/M16-0150. ISSN 0003-4819. PMID 26832396.
  12. ↑ IAEA
  13. ↑ World-Wide Directory of SIT Facilities
  14. ↑ International Database on Insect Disinfestation and Sterilization
  15. ↑ Read more information on Packing, Shipping, Holding and Release of sterile insects.
  16. ↑ FAO/IAEA/USDA-2003-Manual for Product Quality Control and Shipping Procedures for Sterile Mass-Reared Tephritid Fruit Flies, Version 5.0. International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria. 85pp.
  17. ↑ FAO/IAEA. 2006. FAO/IAEA Standard Operating Procedures for Mass-Rearing Tsetse Flies, Version 1.0. International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria. 239pp.
  18. ↑ Knols BG and Louis C. 2005. Bridging laboratory and fields research for genetic control of disease vectors. In proceedings of the joint WHO/TDR, NIAID, IAEA and Frontis workshop on bridging laboratory and field research for genetic control of disease vectors, Nairobi, Kenya 14–16 July 2004 Wageningen. Frontis
  19. ↑ Scott, TW (2002). "The ecology of genetically modified mosquitoes". Science. 298 (5591): 117—119. doi:10.1126/science.298.5591.117.
  20. ↑ Tsetse Eradication: Zanzibar. Дата обращения: 17 сентября 2016. Архивировано 19 мая 2005 года.
  21. ↑ Hendrichs, Jorge, and Alan Robinson. 2009. Sterile Insect Technique. In Encyclopedia of Insects, ed. Vincent H. Resh and Ring T. Carde. pp. 953–957. Second Edition. London, Oxford, Boston, New York and San Diego: Academic Press, Elsevier Science Publisher.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Метод_стерильных_насекомых&oldid=107633811