Кіріспе

Күбәләктер түрі. Кәбіс түлкісі (Trichoplusia ni) – Noctuidae тұқымдасына жататын орташа өлшемді күбәләк. Оның жалпы аты сүйікті қонақ өсімдіктері мен ерекше қозғалыс әрекетінен туындаған. Көкбас, бок-чой және брокколи сияқты крестгүлділер оның негізгі қонақ өсімдіктері, сондықтан оның атында көкбасқа сілтеме жасалады. Личинкасы "ілмекші" деп аталады, себебі ол қозғалғанда денесін ілмекшелеп бүгеді. Ересек кәбіс түлкісі – көшпелі күбәләк, ол Солтүстік Америка мен Еуразияда, Флориданың оңтүстігінен Британ Колумбиясының солтүстігіне дейін таралған. Оның көшпелі мінезі және кең ауқымды қонақ өсімдіктері оның кең таралуына себеп болады. Кәбіс түлкісінің личинкасы көкөністерге, әсіресе крестгүлділерге шағын зиян келтіретін жәндік. Ол аса зиянды болмаса да, кең таралуы мен көптеген инсектицидтерге төзімділігіне байланысты оны басқару қиынға соғып жатыр. Осы түрді бақылау үшін көптеген әдістер зерттеліп жатыр.

Таксономия

Кабақ бүлдіршінінің дернәсілі – кәдігі көкбас құрттарының бір түрі, ол негізінен крестоцветті өсімдіктермен қоректенетін, Lepidoptera тобына жататын зиянкестерді белгілейтін жалпы атау. Олардың сыртқы түрі бір-біріне ұқсас, себебі барлығы тегіс және жасыл, бірақ филогенетикалық жағынан тығыз байланысты емес. Шындығында, көкбас құрттарының ешқайсысы да бір-бірімен жақын туыс емес, олардың барлығы әртүрлі тұқымдастардан шыққан. Ол басқа бақша зиянкестерімен, мысалы, қыртыс құрттармен және көшпелі құрттармен туыс.

Жыныстық рөлдердің ауысуы

Кәдімгі жұп табу стратегиясы еркектердің әйелдерді іздеп, олармен бәсекелесуін, ал әйелдердің ұрпақты күтуін қамтиды. Бірақ көптеген жануарларда бұл керісінше болады, яғни әйелдер еркектер үшін бәсекелеседі және еркектер жас ұрпақты бағады. Мұндай рөлдердің ауысуының себептері әртүрлі болуы мүмкін: қоршаған ортаның жағдайы, ұрықтандыру мерзімі және жыныс арақатынасының бұрыс болуы. Мысалы, еркек балықтар көбінесе ата-аналық қамқорлық көрсетеді, себебі аналық балықтар жұмыртқа салғаннан кейін, еркек балықтар олардың сперматозоидтары жұмыртқаларды ұрықтандырып, ағысымен кетіп қалмауын қамтамасыз етуі керек. Аналық үшін жұмыртқаны күтіп бағудың орнына көбірек жұмыртқа салу пайдалы болуы мүмкін, сондықтан ол еркек жұмыртқаны ұрықтандырған кезде кетеді, оны жұмыртқаны күтуге қалдырады. Кәдімгі капуста құрты көбінесе еркектердің әйелдер үшін бәсекелесіп, үйленудің қалыпты стратегиясын қолданады. Дегенмен, кейде керісінше жағдай болады, яғни әйелдер еркектерді іздейді. Бұл тек белгілі бір таңдау жағдайларында ғана орын алады, мысалы, еркектердің жетіспеушілігі немесе жыныс арақатынасын әйелдерге қарай бұратын қожайын өсімдіктердің тапшылығы сияқты жағдайларда.

Жұмыртқа

Көбінесе сары-ақ түсті, күмбез пішіндес, қырлы жұмыртқалар болады. Олардың диаметрі 0,6 мм, биіктігі 0,4 мм, және әдетте жапырақтардың астыңғы бетіне жеке-жеке түсіріледі. Бір күнде 40-50 аналық 1000-2000 тірі жұмыртқа салады. Тірі жұмыртқалар шамамен үш күннен кейін жарылады, ал тірі болмайтын жұмыртқалар осы кезеңде дамымай, қысылып қалады. Жұмыртқалар көбінесе өсімдіктің үлкен және жоғарырақ орналасқан жапырақтарында кездеседі. Неліктен жұмыртқалар осы жапырақтарға артықшылықпен түсірілетіні әлі анықталған жоқ.

Ұрық

Кабақ бүлдіршіні – көкөніс құртының бір түрі, жағында ақ жолағы бар, жасыл түсті. Жұмыртқадан шыққаннан кейін жасыл және сәл түкті болады, бірақ кейін жасыл түске айналып, түктерін жоғалтады, тек бірнеше қылшық қалады. Оларды қозғалғанда денелерін иіп, жалға тәрізді қозғалыс жасауынан тануға болады. Дернәсілдерінің ұзындығы 3–4 см, 9–14 күн ішінде 4–7 рет түлеуге ұшырайды. Метаморфозға ұшырағаннан кейін 3–4 күн өткен соң жұптасады, осы кезде 300–1400 жұмыртқа салады. Солтүстік Америкадағы кабақ бүлдіршінінің популяциясы маусымға қарай Мексикадан Канадаға көшіп жүреді. Әдетте Мексикада немесе оңтүстік Калифорнияда қыстайды, онда қыс бойы температура жоғары болады. Бұрын Флоридада жиі кездесетін, бірақ кәдігі капустаның өнімділігі төмендегеніне байланысты саны азайды. Жазда оңтүстік аймақтарда температураның жоғары болуына байланысты сирек кездеседі. Монарх көбелегі сияқты, популяциялар топтап көшіп-қонып жүреді деп есептеледі, себебі бастапқы және көшіп бара жатқан популяциялар арасында генетикалық айырмашылық шамалы. Еуропада да осыған ұқсас маусымдық таралу байқалды. Мұнда кабақ бүлдіршіні Англиядан оңтүстік-шығыс Еуропаға дейін кездеседі. Температура феромонға сезімтал рецепторлы нейрондарға әсер етпейді.

Қонақ өсімдіктер

Кабақ бұрандасы – кең таралған жәндік, ол 160-тан астам түрлі өсімдіктерде тіршілік ете алады және олармен қоректенеді. Бұл жәндіктің көптеген қожайын түрлері болуының себебі – оның сілекей бездерінің қожайынға байланысты әртүрлі гендерді белсендіру қабілетіне байланысты. Мысалы, кәдігі капуста мен помидор өсімдіктері әртүрлі қосылыстарды қолданатын қорғаныс стратегияларын пайдаланады, ал кабақ бұрандасы тиісті гендерді күшейту арқылы олардың әрқайсысына қарсы тұра алады. Бездің тамаққа жоғары сезімталдығы оған түрлі өсімдіктерде өте икемді болуға мүмкіндік береді. Кабақ бұрандасының ең жақсы таңдауы – капуста, брокколи сияқты крестгүлділер, себебі бұл өсімдіктерде қоректік немесе химиялық айырмашылықтарға байланысты ол тез өседі. Темекі де кабақ бұрандасы үшін қожайын бола алады. Алайда, ол осылайша таңдалмайды, себебі кейбір өсімдіктерде пайда болатын жабысқақ зат – гуммоз және түк тәрізді трихомалар жас личинкалардың тіршілігіне зиян келтіреді. Ересек личинкалар бұл қорғанысқа көбірек төзімді. Өсімдіктегі гусеницалардың саны өсімдіктің пісіп-жетілуіне байланысты өзгереді. Ерте пісетін капусталар аз тартымды, ал жаңадан басы түзілуге кіріскендері ең тартымды. Крестгүлділер арасында, көбінесе, капустаға қарағанда гүлқаймақ немесе брокколиге қарағанда брюссель капустасын артық көретін ешкім жоқ сияқты. Қызыл капуста ғана ерекше көзге түседі – жасыл капустаға қарағанда оның үстінде екі есе көп гусеницалар табылды. Бұл гусеницалардың саны қожайын өсімдіктің түріне емес, оның биіктігі мен жапырақтарына байланысты екенін көрсетеді.

Биосинтез

Басқа феромондық биосинтез реакцияларына ұқсас, аналық көкөніс циклының феромон өндірісі 16 және 18 көміртекті май қышқылдарының синтезімен басталады. Одан кейін С1-де қанықпау және тізбек екі немесе төрт көміртекке дейін қысқарады. Соңында май қышқылы тотығып, ацетилденіп, ацетат эфирін құрайды. Нәтижесінде, әртүрлі аналық феромондық қосылыстар тұрақты қатынаста пайда болады. Бұл қатынас тізбек қысқарту ақуыздарындағы мутациялар арқылы күрт өзгеруі мүмкін, бұл тізбек қысқарту кезеңінің соңғы қоспаның феромондық қатынасын анықтауда маңызды екенін көрсетеді. Көкөніс циклы түрі ретінде, феромон өндірісін гормоналды түрде реттемейді. Феромон безінің дамуына сәйкес, белгілі бір кезеңдегі ақуыздар қатысады. Дамымаған безде феромон биосинтезі үшін маңызды көптеген ферменттер, мысалы, май қышқылы синтетазасы және ацетилтрансферазасы болмайды, сондықтан көкөніс циклы ересекке дейін феромон өндіре алмайды. Феромон бездері ересек кезеңде толық дамығаннан кейін феромондар үздіксіз өндіріледі.

Анықтау

Кабақ бұрандасының антенналарында феромондарды анықтауға арналған иіс сезу рецепторлық нейрондары бар. Бұл нейрондар ұзындығы мен тесік тығыздығымен ерекшеленетін екі сезімтал құрылым – сенсиллада орналасқан. Еркек бұрандаларында екі типтегі нейрон болады, және олардың қай сенсиллада орналасқандығына байланысты, нейрондар әйелдердің феромондарын әртүрлі сезімталдықпен анықтайды. Нейрондар әйелдер феромондарының басты құрауышы – cis 7 dodecenyl ацетаты мен еркектердің тежегіш сигналы – cis 7 dodecenol-ға ең сезімтал. cis 7 dodecenyl ацетатының болуы еркектердің әйелдер феромондарына жауап беруі үшін өте маңызды, себебі ол бүкіл қоспаның 80% құрайды. Антеннаның табанында, осы феромонға арналған рецепторлық нейрондар орналасқан жерде, ұштарына қарағанда көбірек сезімтал құрылымдар бар. Сонымен қатар, табандық аймақта зақымдану ықтималдығы төмендеу, бұл феромонды анықтаудың маңыздылығын көрсетеді. Еркек нейрондарының неліктен тежегіш қосылысты анықтайтыны белгісіз, өйткені әйелдердің осы қосылысты өндіретінін көрсететін ешқандай дәлел жоқ. Мүмкін, әйелдер феромондарының құрамындағы оның мөлшері ғылыми құралдармен анықтауға тым аз болса керек. Тежегіш сигнал тек әйелдер феромондарымен бірге берілгенде ғана жауап береді, басқа түрлердің сигналдарын шатастырмау үшін, яғни ол әйелдер феромондарының құрамында анықталмаса да, әйелдерді анықтауда маңызды рөл атқарады. Бұл нейрондар сондай-ақ cis 7 тетрадеценил ацетаты мен cis 9 тетрадеценил ацетатын таниды және оларға жауап береді. Қалған үш феромон үшін арнайы нейрондар жоқ.

Жыртқыш жануарлар

Жалпы жыртқыштар, мысалы, кенелер, құмырсқалар және қоңыздар, капустаның шұжық құртының жұмыртқаларымен және дернәсілдерімен қоректенеді, үш күн ішінде жұмыртқалардың 50%-ын және дернәсілдердің 25%-ын жояды. Қоңыздар ең жоғары қарқынмен жейді. Капуста шұжық құрты дернәсілінің тағы бір көп тараған жыртқыштары – Orius tristicolor, Nabis americoferus және Geocoris pallens.

Паразиттер

Кәбіс бұрандасы паразиттермен жиі кездеседі, бірақ ең көп таралған паразиті – тахинид шыбыны. Бір зерттеуде паразиттелген личинкалардың 90% тахинид шыбынынан туындаған. Ол көбінесе күздің соңы мен қыс айларында паразиттейді, бірақ жыл бойы паразиттеуге қабілетті. Көкөніс бұрандасы үшінші немесе төртінші жастағы личинкаларында ең көп паразиттер табылады. Бұл личинкалардың даму кезеңінде олардың тамақтануға және өсуге жеткілікті уақыты болады, ал қуыршақтану паразиттердің шығуына кедерілмес бұрын. Сонымен қатар, гусеницалар жеткілікті үлкейгендіктен шыбынның дернәсіліне жетеді. Шыбын жұмыртқа салуды көбінесе личинканың қорғану үшін қимылдауы, тіпті олар бұрыннан паразиттелген болса да, тудырады. Осының салдарынан личинкалар көбінесе шамадан тыс паразиттеледі, бұл кішкентай личинкаларды жойып, өлтіреді. Жұмыртқа салу кезінде анасы шыбын жұмыртқасын қожайынға жабыстырады. Бұл дернәсілдің личинкаға енуіне көмектеседі, ол үшінші күнге дейін сонда қалады. Дернәсіл арқасына тілік салып, личинкадан шығып, оны жейді.

Аурулар

Ұялы күбәләктер вирустық ауруларға, соның ішінде нуклеополиедровирусқа (НПВ) сезімтал. Бұл табиғи түрде пайда болатын вирус, оның табиғи иелеріне Lepidoptera, буынтұқымдылар және Hymenoptera жатады. Baculoviridae тұқымдасына жататын, ол Alphabaculovirus түрі және оның геномдық ұзындығы 80–180 кб. NPV-лер көкөніс бұрандасына қарсы пестицид ретінде жиі қолданылады. Көптеген NPV түрлері бар, олардың көпшілігі көкөніс немесе люцерна бұрандасынан бөліп алынған. NPV-лер жұқпалылығы және вируленттілігі жағынан әр түрлі. Мысалы, AcMNPV изоляттары бірінші жастағы личинкаларда TnSNPV (SNPV/көкөніс бұрандасына тән бір ядролық полиэдроз вирусы) изоляттарынан қарағанда жұқпалырақ, ал TnSNPV изоляттары вирусқа қорғаныш беретін және ұзақ мерзімді жұқпалылықты арттыратын көбірек окклюзия денелерін, ақуыздық құрылымдарды шығарады. TnSNPV-лер үшінші және төртінші жастағы личинкаларда ең қауіпті; олардың дамуының тежелуі, жұмыртқа өндірісінің азаюы және шайқасқан жұмыртқалардың санының кемуі сияқты зиянды әсерлері бар. Бұл әсерлер личинкалар бесінші жаста жұқтырғанда айтарлықтай азаяды, бұл ертерек жұқтырудың тиімдірек екенін көрсетеді. Bacillus thuringiensis (Bt) – Bacillota классына жататын грам-оң топырақ бактериясы. Ол көбінесе көптеген жәндіктер зиянкестеріне, соның ішінде көкөніс бұрандасына қарсы биологиялық инсектицид ретінде қолданылады және өсу жылдамдығын және қуыршақ салмағын төмендетеді. Көкөніс бұрандасы Bt-ге, атап айтқанда Cry1Ac токсиніне қарсы тұрақтылық танытты, бұл автосомалық рецессивті аллельге байланысты. Қандай геннің тұрақтылық фенотипіне себепкер екені толыққанды анықталмағанмен, мембраналық ABCC2 транспортеріндегі мутация мен Bt тұрақтылығы арасындағы байланысты растайтын мықты дәлелдер бар. Bt-ге тұрақты көкөніс бұрандасының жылыжайда дамыған популяциясымен жүргізілген басқа зерттеулер аминопептидаза N, APN1-дің төмендеуі оның тұрақтылығына әкелетінін көрсетті.

Геном

Кабақ цикл геномы 368,2 Мб ұзын (скаффолд N50=14,2 Мб; контиг N50=621,9 кб; GC мазмұны=35,6%) және 14 037 белок кодтайтын ген мен 270 микроРНК (миРНК) генін қамтиды. Геном мен түсіндірме Cabbage Looper дерекқорында қолжетімді. Кабақ цикл геномы Drosophila melanogaster геномынан үлкен (180 Мб), бірақ Bombyx mori геномынан кішкентай (530 Мб). Ол кем дегенде 108 цитохром P450 ферментін, 34 глутатион S трансферазасын, 87 карбоксилестеразаны және 54 АТФ байланысатын кассеталық транспортерлерді кодтайды, олардың кейбіреулері оның инсектицидтерге төзімділігіне қатысты болуы мүмкін. PiggyBac транспозоны, генетикалық инженерияда кеңінен қолданылатын құрал, бастапқыда кабақ циклдан табылды және кейін басқа таксондарда да анықталды.

Өсімдіктерге зиян келтіру

Алмаз арқалы күбәләк сияқты, көкөніс түтігі – көкөніс егістерінің ең зиянды жәндіктерінің бірі. Оның дернәсілдері жапырақтардың төменгі жағында үлкен тесіктер жасап, дамып келе жатқан көкөніс бақшаларын жеп қояды. Сонымен қатар, олар жабысқақ экскременттерді қалдырып, өсімдіктерді ластайды. Көкөністен басқа, олар көптеген басқа да шөптердің жапырақтарымен қоректенеді. Бұл зиянды жәндік болғанымен, көкөніс түтігіне төзе беруге болады. Мысалы, көкөніс көшеттері оның зиянына шыдай алады. Дегенмен, көкөніс бақшаға басып, өсуге кіріскеннен кейін көкөніс түтігімен күресу қиындай түседі.

Жыныстық феромон тұзақтары

Көпіршелі көкбас мотылының феромондарына қатысты кең ауқымды зерттеулер жүргізілді, мақсаты – мотылды ұстауға арналған тұзақтарды жасау. Алғашқы зерттеулер құрамаларды анықтау және табиғи әйел феромонын синтетикалық жолмен қайта жасау үшін әйел феромонын бөліп алуды қамтыды. Ғалымдар табиғи нұсқасымен биологиялық тұрғыдан ұқсас синтетикалық нұсқасын жасауға қол жеткізді. Синтетикалық әйел феромоны АҚШ-тың түрлі аймақтарында көпіршелі көкбас мотылының популяциясын зерттеу үшін қара шам тұзақтарымен қолданылды.

Инсектицидтер

Ғалымдар көкөніс циклін бақылаудың әдістерін белсенді түрде іздеп жатыр. Эволюциялық қару-жарақ жарысы деп белгілі, ғалымдар кәбіс бұраушыны бақылау жолдарын үнемі зерттеп отырады, ал бұраушы басқару әдістеріне төзімділік танытады. Синтетикалық инсектицидтер салыстырмалы түрде тиімді, бірақ олардың көпшілігі уыттылығы үшін қолдануға тыйым салынған. Бір ерекшелігі – "Амбуш". Зерттеулер көрсеткендей, бұл пиретроидты инсектицид көкөніс циклінің жұмыртқаларын өлтіруге тиімді, және оны АҚШ-та қолдануға рұқсат етілген. Басқа зерттеулер биологиялық инсектицидтерді қолдануды қарастырды; мысалы, полиэдроз вирусы тиімді екені көрсетілді. Алайда, осы вирустың үлкен көлемін басқару қиын, сондықтан бұл практикалық емес. Синтетикалық және биологиялық инсектицидтерді бірге қолдану тиімді нұсқа болып табылады; бұл әдіс популяцияны бақылауға және төзімділіктің дамуын баяулатуға көмектеседі, бірақ ол әлі де улы химиялық заттарды қолдануды қажет етеді. Қазіргі уақытта Bacillus thuringiensis-тің шашыруы ең жақсы нұсқа деп есептеледі, мүмкін NPV-мен бірге қосымша пайда алу үшін, бірақ көкөніс бұраушы B. thuringiensis-ке қарсы күшейіп бара жатыр. Дегенмен, соңғы зерттеулер көрсеткендей, B. thuringiensis-ке төзімді көкөніс бұраушылар NPV-ге екі есе сезімтал, бұл жаңа биологиялық бақылау әдістеріне түсінік береді.

Ғылыми зерттеулердегі қолдану

Бакловирус жәндік жасушаларындағы экспрессия – қажетті ақуыздың көп мөлшерін өндіруге қолданылатын әдіс. Бұл әдіс бакловирустың гендерді жасушаға енгізу және осы геннің ақуыз экспрессиясын тудыру қабілетін пайдаланады. Сан алуан жәндік жасушалары жасуша желілеріне трансформацияланды, мысалы, жеміс шыбын-шіркейлері, масалар және жібекқұрттар. Көкөніс циклоншасының тіндері де жасуша желісін дамыту үшін қолданылды. Бұл, әсіресе, оның жылдам өсу қарқынымен және ортадағы жәндік гемолимфасына азайған тәуелділігімен байланысты тиімді. Көкөніс циклоншасы жасуша желісі сарысусыз ортада өсіруге де бейімделді. Сарысу жәндік жасушаларының өсуіне көмектессе де, ол өте қымбатқа түседі және келесі зертханалық процедураларға кедергі келтіруі мүмкін. Сондықтан, жасуша желісінің сарысуға тәуелділігін жою, вирустар мен ақуыздарды арзан, тиімді және өнімді өндіруге мүмкіндік береді.