Жұмырқұрттар: Бұтақтар мен зияны

Кіріспе

Құрттың кіші түрлері

Батыс жүгері түбірқұрты, Diabrotica virgifera virgifera, Солтүстік Америкадағы ең зиянды жүгері түбірқұрттарының бірі, әсіресе Айова сияқты жүгері өсіретін орталық аймақтарда. Туыс түр – Солтүстік жүгері түбірқұрты, D. barberi, көптеген аймақтарда ортақ мекендейді және биологиялық қасиеттері жағынан ұқсас. D. virgifera-ның тағы екі кіші түрі сипатталған, оның ішінде Мексика жүгері түбірқұрты (Diabrotica virgifera zeae) да бар, ол өз алдына маңызды зиянкес болып, сол елдегі жүгеріге шабуыл жасайды. Егер емделмесе, жүгері түбірқұрттарының дернәсілдері жүгерінің маңызды бөлігін жоя алады. АҚШ-тағы қазіргі бағалаулар бойынша, өсірілген жүгерінің (80 миллионнан астам) бір бөлігі жүгері түбірқұртымен зарарланған. АҚШ Ауыл шаруашылығы департаменті жүгері түбірқұрттарының салдарынан жыл сайын 1 миллиард долларлық кіріс жоғалатынын есептейді, оның ішінде 800 миллион доллар өнімнің жоғалуы және жүгері өсірушілердің емдеуге кеткен шығындары 200 миллион долларды құрайды.

Өмірлік цикл

Солтүстік және батыс жүгері тамыр құрттарының өмірлік циклдарында көптеген ұқсастықтар бар. Екеуі де топырақта жұмыртқа сатысында қыстайды. Жазда топыраққа жұмыртқалайтын жұмыртқалар ақ түсті, американдық футбол пішіндес, ұзындығы аз. Личинкалар мамырдың соңында немесе маусымның басында шығып, жүгері тамырларын жеуге кіріседі. Жаңадан шыққан личинкалар ұзын емес, ақ құрттар. Жүгері тамыр құрттары үш личинкалық сатыдан өтеді, топырақта қуыршаққа айналады және шілде мен тамыз айларында ересектерге айналып шығады. Жыл сайын бір буын пайда болады. Личинкалардың бас бөлігі қоңыр, ал соңғы құрсақ сегментінің үстіңгі жағында қоңыр белгісі болады, бұл оларға екі басқандай көрінеді. Личинкалардың үш жұп аяғы бар, бірақ оларды ұлғайтпастан көру қиын. Бірнеше апта бойы жегеннен кейін личинкалар топыраққа қуыс қазып, қуыршақ сатысына ауысады. Қуыршақ сатысы ақ түсті және ересек құрттың негізгі пішінін сақтайды. Ересек тамыр құрттарының ұзындығы шамамен алғанда. Батыс жүгері тамыр құрттары сары түсті болып, қанаттарында қара жолақтары бар. Солтүстік жүгері тамыр құрттарының түсі біркелкі, ашық қоңырдан ашық жасылға дейін өзгереді. Жұмыртқадан личинкалардың шығу уақыты температура мен орналасқан жерге байланысты жылдан жылға өзгереді. Еркектер ұрғашылардан бұрын шыға бастайды. Шығу көбінесе бір ай немесе одан да көпке созылады. Ыстық, құрғақ жаз болған жылдары батыс жүгері тамыр құрттарының саны тамыздың ортасынан кейін тез төмендеуі мүмкін, бірақ жағдайы жақсы жаздарда оларды алғашқы аязға дейін кездестіруге болады. Ересектер негізінен жүгері жібімен, тозаңмен және ашық ұштарындағы дәндермен қоректенеді, бірақ басқа өсімдіктердің жапырақтарымен және тозаңдарымен де қоректенеді. Ересектер жүгерінің көбею тіндері пайда болғанға дейін шыға бастайды, ал ересектер жапырақ тіндерімен қоректеніп, жасыл бетін жойып, терезедей көрінеді. Алайда ересектер жасыл жібі мен тозаң пайда болғанда оларға тез ауысады. Солтүстік жүгері тамыр құрттарының ересектер жүгері өсімдігінің көбею тіндерімен қоректенеді, бірақ сирек жүгері жапырақтарымен қоректенеді. "Солтүстік" ересектер "батыс" ересектерге қарағанда жүгері піскенде басқа өсімдіктердің тозаңын немесе гүлдерін іздеуге бейім. Сербиядағы жарылыс солтүстікке және оңтүстікке қарай Грекиядан Польшаға дейін, ал шығысқа қарай Италиядан Украинаға дейін тарады. Орталық және Оңтүстік-Шығыс Еуропадағы осы үлкен аймақтан басқа, Еуропада шашыраңқы ошақтар да анықталды. Біріншісі 1998 жылы Италияның Венеция қаласының жанында, 2000 жылы Солтүстік-Батыс Италияда (Пьемонт) және Швейцарияда (Тичино кантоны), 2002 жылы Солтүстік-Шығыс Италияда (Порденоне қаласының жанында) және 2003 жылы (Удине қаласының жанында), Солтүстік Италияда (Трентино), Шығыс Францияда (Эльзас), Швейцария, Бельгия, Ұлыбритания және Нидерландыда 2003 жылы, ал Франциядағы Париж аймағында 2002, 2004 және 2005 жылдары анықталды. Солтүстік Швейцарияда, Бельгияда, Нидерландыда және Париж аймағында анықталған ошақтар тұрақсыз болды. Кем дегенде үш рет қайталап енгізілгені Сербияда 1992 жылы, Италияның Пьемонт аймағында 2000 жылы және Иль-де-Франста 2002 жылы анықталған ошақтарға әкелді. 2003 жылы Эльзаста және 2005 жылы Иль-де-Франста байқалған еуропалық ошақтар Солтүстік Америкадан қосымша екі рет енгізілгеннен пайда болды, трансатлантикалық енгізілімдердің жалпы саны беске жетті. Еуропаға енгізілгендердің нақты Солтүстік Америкалық шығу тегі әлі анықталған жоқ, бірақ АҚШ-тың солтүстігі ең мүмкін болып көрінеді.

There are many similarities in the life cycles of the northern and western corn rootworm. Both overwinter in the egg stage in the soil. Eggs, which are deposited in the soil during the summer, are American football shaped, white, and less than long. Larvae hatch in late May or early June and begin to feed on corn roots. Newly hatched larvae are small, less than long, white worms. Corn rootworms go through three larval instars, pupate in the soil and emerge as adults in July and August. One generation emerges each year. Larvae have brown heads and a brown marking on the top of the last abdominal segment, giving them a double headed appearance. Larvae have three pairs of legs, but these are not usually visible without magnification. After feeding for several weeks, the larvae dig a cell in the soil and molt into the pupal stage. The pupal stage is white and has the basic shape of the adult. Adult rootworms are about long. Western corn rootworms are yellowish with a black stripe on each wing cover. Northern corn rootworm beetles are solid in color and vary from light tan to pale green. Timing of egg hatch varies from year to year due to temperature differences and location. Males begin to emerge before females. Emergence often continues for a month or more. In years with hot, dry summers, numbers of western corn rootworm beetles may decline rapidly after mid August, although in summers with less extreme conditions they may be found up until the first frost. Adults feed primarily on corn silk, pollen and kernels on exposed ear tips, although they will feed on leaves and pollen of other plants. Adults begin emerging before corn reproductive tissues are present, adults may feed on leaf tissue, scraping away the green surface tissue and leaving a window pane appearance. However, adults quickly shift to preferred green silks and pollen as they become available. Northern corn rootworm adults feed on reproductive tissues of the corn plant, but rarely feed on corn leaves. "Northern" adults are more likely than "western" adults to abandon corn and seek pollen or flowers of other plants as corn matures. The Serbian outbreak spread north and south to include Greece to Poland and east from Italy to Ukraine. In addition to this large continuous area in Central and southeastern Europe, discontinuous outbreaks have been detected in Europe. The first was discovered near Venice, Italy, in 1998, in northwestern Italy (Piedmont) and Switzerland (canton Ticino) in 2000, northeastern Italy in 2002 (near Pordenone) and 2003 (near Udine), northern Italy (Trentino), Eastern France (Alsace), Switzerland, Belgium, the United Kingdom and the Netherlands in 2003 and the Parisian region, France in 2002, 2004 and 2005. Outbreaks detected in north Switzerland, Belgium, the Netherlands and the Parisian region did not persist. At least three successive introductions gave rise to outbreaks detected in Serbia in 1992, the Italian Piedmont in 2000, and Ile de France in 2002. The European outbreaks observed in Alsace in 2003 and Ile de France in 2005 came from two additional introductions from North America, bringing to five the number of transatlantic introductions. The exact North American origin of the European introductions has not yet been found, but the north of the US appears to be the most likely.

Менеджмент

Көптеген басқару тәсілдері жүгері тамыр құрттарын бақылауға арналған. Осы тәсілдерге жүгері сорттарын іріктеу, ерте себу, инсектицидтер қолдану, егіс ауыстыру және трансгендік жүгері сорттары кіреді.

Түрлілігі

Коммерциялық, трансгендік емес, шыдамды жүгері сорттары қолжетімді емес. Көптеген гибридтік жүгерінің белгілері сабақтың беріктігі мен тамыр жүйесінің мөлшерін арттыру арқылы зиянды азайтады. Бұл ерекшеліктер өсімдікке тамыр құрттарының зиянын көтере алуға көмектеседі, соның салдарынан құлау қаупі төмендейді.

Инсектицидтер

Топыраққа қолданылатын инсектицидтер жүгері түбір құрттарын тиімді бақылайды. Орташа немесе жоғары деңгейде зиян келтірілген аймақтарда инсектицид қолдану қажет болуы мүмкін. Өңдеуді қажет ететін егістіктерді таңдауда өткен өсімдік шаруашылығы маусымында кездесетін ересек құрттардың саны ең жақсы көрсеткіш болып табылады.

Өсімдіктерді алмастыру

Егіс ауыстыру – жүгеріде негізінен жұмыртқа салатын, жүгері өсірілетін аймақтарда індет болғаннан кейінгі маусымда тамыр құрттарын бақылаудың тұрақты және тиімді тәсілі. Бұл, инсектицидтерге қарағанда, тамыр құрттарының санына қарсы тиімдірек әдіс. Сояның іріктері жүгері егісіне жұмыртқа салудың орнына, соя егісіне ұшып, жұмыртқалайды, нәтижесінде личинкалар келесі жылы қайтадан жүгері егілетін жерде дамиды. 1980 жылдары солтүстік жүгері тамыр құрты ұзартылған тоқтау кезеңіндегі жұмыртқалары арқасында егіс ауыстыру тәсілін жеңіп, мәселеге айналды. Жұмыртқалар топырақта екі жыл немесе одан да көп уақыт бойы сақталып, соя егісінен қашады. 2017 жылға қарай, бұл бейімделу Айова, Миннесота, Оңтүстік Дакота, Висконсин және Небраска штаттарында байқалды. Бірге егілетін немесе екінші дақыл егу тамыр құрттарының санын күрт арттырады. Мысалы, тымақпен бірге егілген жүгері немесе тымақтан кейін егілген жүгері – тамыр құрттарының қоректену қысымын күшейтетін егіс схемалары. Шреста, Данбар, Френч және Гассманн егістік тарихы жүгері тамыр құрттарының төзімділік деңгейіндегі айырмашылықтарға себеп болатынын хабарлады. Олар тапқан барлық егістіктерде құрттарға төзімді жүгері тамыр құрттары болды, бірақ Bt-ге төзімді егістіктерде личинкалардың көп саны тірі қалғанын байқады. Олар құрттардың санын азайту үшін ғана емес, сонымен қатар олардың бейімделуін баяулату үшін де егіс ауыстыруды қатаң сақтауды ұсынады.

Табиғи жаулар

Табиғи жауларының ішінде Argiope bruennichi, Theridion impressum, Coccinella sp., Pseudophomus rufipes.

Трансгендер

Тамыр құрттарына төзімді трансгендік жүгері егу – зиянды азайтудың тағы бір жолы. Bt жүгері тамыр зақымдануын азайтуға тиімді, сонымен қатар инсектицидтерге қарағанда қауіпсіз және көбінесе арзан. Жалпы топырақта кездесетін Bacillus thuringiensis штаммынан (жиі Bt деп аталады) оқшауланған трансгендік қасиеттер жәндіктерді бақылайтын протеин өндіреді. Bt алғаш рет 1901 жылы жапон биологы С. Ишиватари тарапынан жібек құрттарының көптеген популяциясын өлтіретін аурудың себебі ретінде табылды. Bt алғаш рет 1920 жылы инсектицид ретінде қолданылды, ал Bt бактериялары немесе Bt протеиндері бар спрейлер 1970 жылдары егістіктерді қорғау үшін, соның ішінде органикалық шаруашылықтарда қолданыла бастады. Bt инсектицидтері синтетикалық инсектицидтерге балама ретінде 1980 жылдары кеңінен қолданылып, дамыды. 1980 жылдардан бастап Bt протеинін жасауға жауапты гендер оқшауланып, жүгері өсімдіктеріне ауыстырылды. Bt трансгендік жүгері тұқымы ретінде 1990 жылдардың ортасында коммерциялық қолдануға рұқсат етілді. Bt протеині бар трансгендік өсімдіктер, спрейлерге қарағанда, маусым бойы жәндіктерден әлдеқайда тиімді қорғауды қамтамасыз етеді. Басқа Bt протеиндері картоп, мақта және басқа да коммерциялық жүгері түрлерін генетикалық түрлендіру үшін қолданылды. Трансгендік Bt жүгерінің екі ең танымал бренді – Genuity және Herculex. Genuity Smartstax Monsanto компаниясының VT Triple Pro, Roundup Ready 2 және Acceleron Seed Treatment System технологияларын, сондай-ақ Dow Chemical компаниясының Herculex Xtra және Liberty Link технологияларын біріктіреді. Acceleron, Herculex Xtra және VT Triple Pro жәндіктерден қорғау қасиеттерін қамтиды. Bt-ні жәндіктер өлтіру үшін ішке жұту қажет. Сезімтал личинка протеин жеген кезде, ол личинканың ішегіндегі рецепторларға байланысады. Бұл байланыс өлімге әкелетін тізбектей әсерлерді тудырады. Bt протеиндері жәндіктердің белгілі бір түрлеріне өте таңдамалы, инсектицидтерді қолдануды және олардың мақсаттан тыс организмдерге тигізетін зиянын жояды. Алайда, жақында АҚШ-тың орталық-батыс штаттарында Bt-ге төзімділік көрсететін тамыр құрттарының штамдары табылды. Monsanto компаниясының мәліметінше, "YieldGard VT Triple және Genuity VT Triple PRO жүгері өнімдері" зардап шегуде. 2009 жылы Айова штатындағы төрт штамның далалық жағдайда Bt жүгеріне төзімділік танытқандығы анықталды. Кейбір тамыр құрттарының екі немесе одан да көп Bt токсиндеріне төзімділігі, сондай-ақ егіс ауыстыруға төзімділігі анықталды. Жаңа тамақ көзіндегі көптеген қасиеттерге бейімделуге тез даму қабілеті фермерлер мен ғалымдар үшін қиындық тудырып отыр. Сол жылы Monsanto, DuPont Pioneer, Syngenta және Dow Agro Sciences компаниялары "жиналған" немесе пирамидалық жүгері тұқымын сатуды бастады, ол төзімділіктің дамуын баяулатуға арналған. Бұл өнімдер тиімділікті арттыру үшін қасиеттерді біріктірді, бірақ осы қасиеттердің көпшілігі сәтсіз аяқталып, оларды жинауға арналған ингредиенттерден тез құрыды. Зерттеушілер тамыр құрттарын өлтіретін жаңа бактериялық генді тапты, бірақ оны фермерлер 2029 жылға дейін қолдана алмайды деп күтілуде. 2014 жылы Айова штатында глифосатпен қатар Syngenta Agrisure RW тамыр құрттарының штамдары анықталды. Agrisure RW негізіндегі өнімдер 2007 жылы нарыққа енгізілді. Алайда, үкіметтік шенеуніктер, ғалымдар мен компаниялар төзімділік құбылысын қалай анықтау керектігі туралы келісімге келмейді. Зардап шеккен егістіктер АҚШ-тың трансгендік жүгерінің 0,2%-ын құрады. Сонымен қатар, зардап шеккен аумақтарда басқа да дақылдар алмастырылмады. 2018 жылдың желтоқсанына қарай жүгері түбір құрттарының барлық төрт қасиетіне төзімді екені анықталды.

Planting rootworm resistant transgenic corn is another strategy for minimizing damage. Bt corn is effective at reducing root damage and is safer and often cheaper than insecticide. The transgenic traits, isolated from the common soil bacterium Bacillus thuringiensis strain (often referred to as Bt), produce the insect control protein. Bt was first discovered in 1901 by Japanese biologist S. Ishiwatari as the source of disease that was killing large populations of silkworms. Bt was first used as an insecticide in 1920 and spray formulations containing either Bt bacteria or Bt proteins came into use in the 1970s for crop protection, including organic farming operations. Bt insecticides saw expanded use and development in the 1980s as an alternative to synthetic insecticides. Beginning in the 1980s, the genes responsible for making Bt proteins were isolated and transferred into corn plants. Bt was commercially approved in transgenic corn seed in the mid 1990s. Compared to spray formulations, transgenic plants with the Bt protein provide much more effective insect protection throughout the season. Other Bt proteins have been used to genetically modify potatoes, cotton and other types of commercial corn. The two most common brands of transgenic Bt corn are Genuity and Herculex. Genuity Smartstax combines Monsanto's VT Triple Pro, Roundup Ready 2, and Acceleron Seed Treatment System technologies, as well as Dow Chemical's Herculex Xtra and Liberty Link technologies. Acceleron, Herculex Xtra, and VT Triple Pro include traits for protection from insect damage. Bt must be ingested to kill the insect. A susceptible larva eats the protein, which then binds to receptors in the larval gut. Binding initiates a cascade of effects that ultimately leads to death. Bt proteins are highly selective on certain categories and species of insects, eliminating insecticide use and its harmful effects to non target organisms. Recently, however, strains of rootworms that exhibit Bt resistance have been discovered in several Midwestern US states. According to Monsanto, the "YieldGard VT Triple and Genuity VT Triple PRO corn products" are affected. In 2009, four strains in Iowa were found to have field evolved resistance to Bt corn. Some rootworms were found to be resistant to two or more Bt toxins in addition to being tolerant to crop rotation. This ability to rapidly evolve to adapt to multiple traits in their new food source has proved to be a challenge for farmers and scientists. That same year, Monsanto, DuPont Pioneer, Syngenta and Dow Agro Sciences all began to sell "stacked" or pyramid corn seed designed to slow the development of resistance. These products combined traits to increase effectiveness, however, so many of these traits are failing that soon they will run out of ingredients to stack. A new bacterial gene has been discovered by researchers that will kill rootworms, but it is not expected to be available to farmers before 2029. By 2014 Syngenta Agrisure RW rootworm strains had been detected in Iowa as well as glyphosate. Agrisure RW based products entered the market in 2007. However, government officials, academics and companies lack consensus on how to define the resistance phenomenon. The affected fields constituted 0.2% of transgenic US corn acres. Further the affected areas had not been rotated with other crops. As of December 2018, the corn rootworm has been found to be resistant to all four traits.

Биологиялық ерітінділер

Австрияда жүгері егістіктерінде алғаш рет "жүйісуді бұзу" әдісі қолданылып, жаңа қорғау тәсілі әзірленді. Осы өнімнің атауы CornProtect. Ұрғашы жәндіздер еркектерді тартатын феромондар шығарады. Жаңа тәсіл бойынша, бұл феромондар арнайы өңделген минералдық тасымалдағыштарға жағылып, жәндіздердің ұшу кезеңі бойына бірте-бірте таратылады. Еркектердің бағдары шашырап, жұптасуға деген қызығушылығы төмендегендіктен, жұптасу мүмкіндігі күрт азаяды. Осының нәтижесінде көбею процесі айтарлықтай төмендейді. Өнімді қолдану үшін дәстүрлі далалық шашыратқыштар пайдаланылады, бұл оны экономикалық тұрғыдан тиімді етеді.