4.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ БОЛЕЗНЕЙ НАСЕКОМЫХ

4.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ГРУПП ВОЗБУДИТЕЛЕЙ БАКТЕРИАЛЬНЫХ БОЛЕЗНЕЙ НАСЕКОМЫХ

Энтомопатогенные бактерии, представляющие интерес для биологической защиты растений, относятся к трем семействам порядка эубактерий (Eubacteriales): псевдомонадам, энтеробактериям и бациллам.

Псевдомонады (сем. Pseudomonadaceae). Семейство объединяет палочковидные, грамотрицательные, не образующие спор бактерии с полярно расположенными жгутиками. Они обладают способностью использовать разнообразные источники пищи. Большинство видов развивается на органических субстратах, отдельные — на минеральных. При искусственном разведении насекомых из погибших гусениц иногда выделяется бактериальная масса с флуоресцирующим желтоватым или зеленым пигментом.

Род Pseudomonas. Бактерий этого рода часто обнаруживают в насекомых. Считается, что сами они не могут проникнуть в организм, но переносятся нематодами, другие инфекции и стрессоры также способствуют этому.

Так, бактерия Р. fluorescens Mig. известна как антагонист почвенных фитопатогенов, но иногда ее обнаруживают у насекомых.

Впервые этот возбудитель был выделен в 1925 г. в окрестностях Воронежа из гусениц озимой совки. Вспомогательным фактором развития септицемии у гусениц этого вида была грибная болезнь. Впоследствии Р. fluorescens Mig. часто регистрировали в кишечнике насекомых.

В 1975 г. В. А. Старков выделил из хлопковой совки бактерию Р. сатеа, которая стала основой препарата карнецина, предназначенного для защиты хлопчатника от этого опасного вредителя. Комплексное инсектицидно-фунгицидное действие Р. auerofaciens Kluyver было использовано при создании препарата гаупсина, который эффективен для защиты как от яблонной плодожорки, так и от парши.

Кишечные, или энтеробактерии (сем. Enterobacteriaceae). Семейство включает 12 родов.

Род Serratia. Бактерию этого рода Serratia marcescens Bizio легко распознать по ее ярко-красной окраске (правда, встречаются штаммы, не образующие пигмента, поэтому их ошибочно относили к другим группам). Вызываемую этим патогеном болезнь насекомых называют красным бактериозом, или янтарной болезнью.

S. marcescens. Клетки представляют собой короткие палочки или кокки. Неоднократно сообщалось о гибели насекомых в природе от болезней, вызываемых этой бактерией: (например, эпизоотия колорадского жука в США, гибель личинок майского хруща во Франции). Насекомые, разводимые в лабораторных условиях, часто поражаются болезнями, вызываемыми этой бактерией.

В последнее время бактерии рода Serratia используют как основу препарата для борьбы с почвообитающими вредителями на пастбищах Австралии и Новой Зеландии.

Бациллы, или спорообразующие бактерии (сем. ВасШасеае). К этому семейству принадлежат бактерии, образующие термоустойчивые споры. Наибольшее значение для биологической защиты имеют представители родов Bacillus и Clostridium.

Род Clostridium. Известно лишь несколько видов рода Clostridium, вызывающих болезни насекомых. Г. Бухер выделил из кишечника больных гусениц шелкопряда два вида: С/, brevifaciens и С/, malacosomae, а О. Лысенко описал Cl. petfringes как энтомопа-тогена гусениц пчелиной огневки.

Бактерии представляют собой подвижные палочки, образующие споры от овальной до сферической формы, которые обычно раздувают клетку. Обнаружено, что клостридии образуют белковые токсины. Большинство штаммов — строгие анаэробы. Биопрепараты на основе этих энтомопатогенов до сих пор неизвестны.

Род Bacillus. Представителей этого рода распознают по палочкообразной форме. Это аэробные или факультативно-ана-

эробные грамположительные бактерии. В конце вегетативного роста образуют споры. По форме споры и раздуванию спорангия бациллы разделены на три группы. Первая группа включает бактерии, продуцирующие овальную эндоспору, которая не вызывает раздувания спорангия (например, Bacillus thuringiensis Berl.); вторая — образующие овальную эндоспору, вызывающую раздувание спорангия (например, В. laterosporus); третья — формирующие круглую (шарообразную) спору, вызывающую раздувание спорангия (например, В. sphaericus Meyer et Neide). Лучше всего изучены следующие энтомопатогенные бактерии рода Bacillus: В. thuringiensis Berl., В. sphaericus Meyer et Neide, В. laterosporus (Kaubach) Shida et al. B. cereus Frankl, Paenibacillus (Bacillus) popilliae Dut. и P. lentimorbus Dut.

P. popilliae Dut. вызывает молочную болезнь типа А у японского жука. Бактерия выделена в 1939 г. в США из больных личинок японского жука. Под микроскопом спорангий Р. popilliae Dut. напоминает след от ботинка, где помимо споры находятся параспо-ральные (белковые) включения (в области «каблука»), которые не отделяются от спор, но их можно растворить в щелочи. Бактерия не растет на искусственных питательных средах, поэтому ее размножают только заражением личинок путем инъекции. В природе источником заражения является почва, которую личинки поглощают вместе с пищей. Погибшие зараженные личинки почти полностью разлагаются в почве в течение 2...3 дней, образуя очаги инфекции.

Р. lentimorbus Dut. — возбудитель молочной болезни японского жука типа В. Основное различие между возбудителями молочной болезни типов А и В — отсутствие параспоральных включений у Р. lentimorbus. Механизм действия тот же, что и у Р. popilliae Dut., т. е. вегетативные клетки проникают в полость тела, где они быстро размножаются, разрушают определенные ткани и вскоре заполняют значительную часть полости (септицемия). Эта стадия заражения жука носит название молочной болезни. Однако позднее молочная окраска личинок переходит в коричневую.

Р. popilliae Dut. и Р. lentimorbus Dut. не размножаются на искусственных питательных средах, поэтому их идентификация затруднена.

Многие исследователи считают, что Р. lentimorbus Dut. следует классифицировать как разновидность Р. popilliae Dut. В последнее время в качестве критериев для разделения видов используют такие характеристики, как специфичность действия, размер и морфология спор, структура параспорального тела, гибридизация нуклеиновых кислот, серология идр. (Klein, 1998), что явилось причиной отнесения двух последних из перечисленных ранее бактерий к роду Paenibacillus, а не Bacillus, как это было до недавнего времени.

Bacillus thuringiensis Berl. (Bt) — наиболее распространенный вид энтомопатогенных бактерий. На основе разных подвидов создана серия биопрепаратов для защиты растений.

В отличие от других видов рода Bacillus эта бактерия образует кристаллы (рис. 14). Это единственный признак, отличающий ее от В. cereus Frankl. Впервые она была выделена Луи Пастером из гусениц тутового шелкопряда в конце XIX в., но идентифицирована германским ученым Берлинером из Тюрингии в 1911 г. Встречается повсеместно в почве, на поверхности листьев, в телах насекомых.

Предложено различать Bt по серовариантам, биовариантам, фа-говариантам, патовариантам, т. е. по антигенным и биохимическим свойствам, чувствительности к фагам, и патогенности для насекомых соответственно. В настоящее время для идентификации Bt используют молекулярно-биологические методы, такие как полимеразная цепная реакция (ПЦР).

Для биозащиты важно разделение на патоварианты, из которых наибольшее значение имеют три: А, В и С. Патовариант А включает подвиды Bt, патогенные для чешуекрылых насекомых, В — для двукрылых, С — для жесткокрылых.

Данный вид энтомопатогенной бактерии продуцирует различные метаболиты, активно участвующие в инфекционном процессе. К метаболитам Bt относят ферменты, антибиотики и токсины (а, р, у, 8), среди которых наиболее значим белковый 8-эндотоксин.

Белковые кристаллы эндотоксина образуются одновременно со спорами по одному, реже по два в каждой бактериальной клетке. У разных подвидов бактерий кристаллы отличаются по форме и размерам. Так, у бактерий подвида kurstaki кристаллы бипирами-дальной формы, israelen-sis — округлые, a tenebrionis — квадратные. Кристаллический эндотоксин слабоустойчив к действию температуры, нерастворим в воде и органических растворителях, однако легко растворяется до протоксина в слабощелочной среде. Механизм действия 8-эндотоксина подробно рассмотрен в следующей главе.

Среди экзотоксинов, выделяемых из бактериальной клетки в окружающую _ „ _D , .

______ ________________Рис. 14. Спора и кристалл Bacillus thurin-

среду, привлекает внима- giensis subsp.kurstaki х 10 000 (фото Штерн-ние p-экзотоксин, который шис М. в., 1985)

представляет собой термостабильное водорастворимое вещество. Он токсичен для личинок восприимчивых насекомых: чешуекрылых, прямокрылых, некоторых жуков, двукрылых, клещей, а также оказывает тератогенное действие на взрослых насекомых.

4.2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ГРУПП ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ВИРОЗОВ И РИККЕТСИОЗОВ НАСЕКОМЫХ

По современной классификации вирусы, поражающие насекомых, отнесены к 13 семействам (группам).

Современные энтомопатогенные вирусные препараты созданы главным образом на основе представителей семейства Baculoviridae. Это наиболее полно изученная группа вирусов. Они обладают уникальными свойствами, благодаря которым привлекли внимание исследователей. Так, бакуловирусы способны вызывать массовые эпизоотии насекомых, в течение длительного времени сохраняться во внешней среде, а также в организме насеко-

мых в скрытом состоянии (в виде латентной инфекции). В отличие от вирусов растений их можно увидеть под световым микроскопом. Это объясняется тем, что собственно вирусные частицы (вирионы) заключены в массивную белковую оболочку, иначе называемую белковым матриксом или телом включения. В каждом семействе имеются роды с типовыми видами.

Род Baculovirus представлен двумя группами: А и В. В группу А входят вирусы ядерного полиэдроза (ВЯП) (рис. 15; цв. вклейка, рис. 14) с ДНК-содержащим палочковидным вирионом. Вирионы палочковидной формы окружены двумя мембранами. Сердцевину вирусной частицы составляет ДНК, свернутая в спираль. Размеры вирионов 250...400х40...70 нм. Они могут располагаться в белковом матриксе одиночно (single) или группами (multiply). В группе, или пучке, могут содержаться 2...6 вирионов, заключенных в общую мембрану. Например, у ВЯП розанной листовертки вирионы расположены одиночно, а у ВЯП непарного шелкопряда — пучками. Поперечные срезы пучков могут иметь форму треугольников, многогранников, трапеций. Размер полиэдров варьирует от 1 до 10 мкм, составляя чаще всего 2...3 мкм. Ядерные полиэдры имеют форму кристаллов, но встречается и несовершенная форма вирусных включений, что может быть обусловлено нарушением процесса кристаллизации белковых молекул в вирионе. Часто на электронно-микроскопической фотографии поверхности полиэдра видны вмятины от вириона. Около 95 % выделенных вирусов группы А поражают насекомых отряда Lepidoptera и являются возбудителями ядерных полиэдрозов общего и кишечного типа.

Ядерный полиэдроз общего типа. Это наиболее распространенное заболевание насекомых, в частности фитофагов. Инкубационный период болезни при экспериментальном заражении длится от 5 до 10 дней. Скорость развития инфекционного процесса зависит не только от вирулентности вируса, но и от его дозы, физиологического состояния и возраста гусениц, температуры окружающей среды (насекомые — пойкилотермные животные). Заражение осуществляется перорально при питании насекомых растениями, на которые попали вирусы.

Внешние признаки заболевания насекомых ядерным полиэд-розом особенно четко видны у гусениц без волосков на покрове. При типичном ядерном полиэдрозе тело насекомых в острый период инфекции приобретает молочно-белый цвет. Это связано с тем, что клетки жирового тела и гиподермы заполняются полиэдрами, имеющими белую окраску. Изменяются поведенческие реакции насекомых. Гусеницы становятся вялыми, прекращают питание. Часто они перемещаются на верхушки растений (поэтому ядерный полиэдроз раньше называли верхушечной болезнью), повисают на них, прикрепившись либо ложной ногой, либо концом тела, и погибают.

Наиболее чувствительны к ВЯП личинки 1-го и 2-го возрастов. На последующих стадиях развития возрастает иммунитет и восприимчивость к вирусу падает. Как правило, больные гусеницы погибают. При заражении гусениц старшего возраста процессы метаморфоза осуществляются до стадии взрослого насекомого. При этом наблюдаются аномалии развития — тератогенные эффекты: появляются формы, совмещающие признаки личинки и куколки; взрослые насекомые имеют деформированные крылья, асимметричные грудь и брюшко. Такие насекомые быстро гибнут или не дают потомства.

Ядерный полиэдроз кишечного типа. Такие полиэдрозы встречаются у нескольких видов хвойных пилильщиков и настоящих пилильщиков.

Вирусы — возбудители ядерных полиэдрозов кишечного типа также относятся к группе А семейства Baculoviridae. Вирионы расположены в белковом матриксе поодиночке. Обычно геометрия полиэдров размыта. Отличаются от ядерных полиэдрозов общего типа тем, что размножение вируса происходит только в среднем отделе кишечника насекомых.

Инкубационный период болезни длится от 3 до 15 сут. На скорость развития инфекционного процесса большое влияние оказывают доза вируса, возраст личинки и температура окружающей среды (не ниже 13...15 °С). Для всех видов пилильщиков характерно прекращение питания, кишечник быстро разрушается и полностью утрачивает свои функции. У больных личинок старшего возраста пораженные вирусом клетки эпителия средней кишки отторгаются и попадают в просвет кишечника, а оттуда в полость

тела. На различных участках тела куколок и имаго эти клетки инкапсулируются гемоцитами и приобретают вид опухолей. Их называют псевдоопухолями.

В популяциях насекомых ВЯП кишечного типа вызывают остро протекающие эпизоотии. Периодически они возникают в хвойных лесах у рыжего соснового пилильщика. Вирус выделен и изучен новосибирскими учеными В. В. Гулием и Г. В. Ларионовым. На его основе создан препарат Вирин-Диприон.

В группу В входят вирусы — возбудители гранулеза (ВГ), отличающиеся от ВЯП тем, что одиночный вирион помещен в белковую капсулу (гранулу) (рис. 16). Длина гранул 250...800 мкм. При экспериментальном заражении насекомых вирусами гранулеза инкубационный период болезни длится от 5...7 до 45...50 сут. Развитие вируса наблюдается в клетках жирового тела, гиподермы и трахей. Иногда поражаются гемоциты, слюнные железы, гонады (например, у озимой совки). Впервые вирус гранулеза выделен из капустной белянки в 1926 г. во Франции.

Риккетсии. Это группа микроорганизмов, относящихся, как и вирусы, к облигатным патогенам. Кроме того, у них есть общие с бактериями признаки. Риккетсии имеют клеточную структуру, содержат оба типа нуклеиновых кислот (ДНК и РНК в соотношении 1 : 3,5) и заключены в типичную клеточную оболочку, в состав которой, как и у бактерий, входит мурамовая кислота. Кроме того, им свойствен активный метаболизм (включая дыхание), и поэтому они чувствительны к антиметаболическим ингибиторам, в том числе и к специфическим антибиотикам. Однако размножать

риккетсии на искусственных питательных средах (т. е. вне живой клетки) пока не удается.

Риккетсии получили свое название в честь американского исследователя X. Т. Риккетса, впервые обнаружившего их в клетках кишечника сыпнотифозных вшей.

Риккетсии обычного типа —это очень мелкие шаровидные (диаметром 0,2 мк) либо палочковидные микроорганизмы, одиночные или соединенные в цепочки. В пораженных риккетсиями клетках тела насекомых встречаются также мелкие белковые кристаллы, функция которых еще не выяснена.

Патогенные риккетсии отличаются строго паразитическим образом жизни и четко выраженным органоидным тропизмом. Одни из них размножаются только в цитоплазме, другие — в ядрах клеток, для третьих характерен внеклеточный паразитизм.

Порядок Rickettsiales подразделяют на три семейства, для защиты растений представляет интерес сем. Rickettsiaceae. В него входят виды, для которых основным или промежуточным хозяином служат насекомые. Энтомопатогенные риккетсии в основном относятся к роду Rickettsiella. Виды этого рода поражают и разрушают главным образом жировое тело насекомых и вызывают смертельные заболевания своих хозяев.

Одна из наиболее изученных риккетсий — Rickettsiella melolonthae Krieg., вызывающая синюху личинок майского хруща (давно известна как «лоршская» болезнь), наблюдалась еще в 1936 г. в Германии, в окрестностях города Лорша. В некоторых лесных районах личинки хруща, как правило, осенью выходят из почвы на ее поверхность, где обычно и погибают. Характерный признак заболевания у личинок — опаловое (до синеватого) обесцвечивание, обусловленное скоплением масс свободных риккетсий в гемолимфе. Они освобождаются из зараженных клеток, где происходило их размножение. Ученые установили, что в первую очередь риккетсии поражают жировое тело насекомого, причем размножаются только в цитоплазме клеток. Однако есть данные, свидетельствующие о том, что некоторые риккетсии, паразитирующие в клещах, могут размножаться и в клеточных ядрах.

Вслед за поражением жирового тела риккетсии могут проникать почти во все ткани, за исключением кишечного эпителия, на всех стадиях развития восприимчивого хозяина.

Кроме названного заболевания встречаются также риккетсиоз японского опалового хруща (возбудитель — R. popilliae Dut.), риккетсиоз сверчка {R. grylli Vago) идр.

Использование риккетсий в микробиологической борьбе с вредителями очень проблематично, так как многие виды Rickettsiella патогенны и для позвоночных. Хорошо известно, что специализация риккетсий в отношении хозяев выражена слабо и что круг их хозяев не ограничивается членистоногими. У многих риккетсий обнаружено чередование хозяев — позвоночных и членистоногих.

R. melolonthae и R. grylli также способны заражать млекопитающих, например мышей, иногда со смертельным исходом (10%-ная смертность от пневмонии).

Таким образом, применение риккетсий для биологического подавления насекомых небезопасно для позвоночных животных и человека, что ограничивает их использование в защите растений.

4.2.3. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ГРУПП ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ГРИБНЫХ БОЛЕЗНЕЙ НАСЕКОМЫХ

Грибные болезни (микозы) насекомых и клещей широко распространены в природе, часто приводят к гибели их хозяев и играют важную роль в борьбе с вредными членистоногими. Микозы легче заметить и распознать, чем болезни, вызываемые другими группами возбудителей, так как мицелий гриба обычно пронизывает все тело насекомого. Часто им покрыта поверхность тела и даже участки субстрата около погибшего хозяина. Некоторые виды грибов (например, энтомофторовые) после гибели хозяина плотно прикрепляют его к субстрату, от которого его трудно отделить. Тело насекомого, пораженного микозом, не разлагается, а мумифицируется, обычно сохраняя исходную форму, поскольку целиком заполняется мицелием или покоящимися спорами гриба.

У некоторых энтомопатогенных грибов окрашенные споры, и пораженные насекомые приобретают различную окраску (розовую, белую, зеленую), зависящую от вида гриба.

Энтомопатогенные грибы могут быть узкоспециализированными, паразитирующими только на одном хозяине и даже только на определенной стадии его развития. Однако большинство видов грибов — широко специализированные паразиты, поражающие насекомых разных видов, семейств, отрядов.

В настоящее время практическое значение для защиты растений имеют представители энтомопатогенных грибов из отделов зиго-, аско- и дейтеромицетов (Zygomycota, Ascomycota, Deutero-mycota) царства Fungi (Hawksworth et al., 1995).

Отдел Zygomycota. Грибы этого отдела относятся к низшим формам, характеризуются одноклеточным ценотическим мицелием (многоядерный, не разделенный перегородками), образуют зооспоры и конидии.

Порядок Entomophthorales. Представители этого порядка в начале развития имеют ценотический мицелий, в котором позднее образуются перегородки, и он быстро распадается на гифальные тельца. Энтомофторовые грибы размножаются бесполым путем — конидиями, которые образуются на концах палочковидных конидиеносцев и, отделяясь, распространяются вокруг. Большинство видов этого порядка — специализированные пара-

зиты насекомых, клещей и других членистоногих. Порядок включает шесть семейств и 21 род. Виды, являющиеся специализированными патогенами членистоногих, отнесены к четырем семействам, из которых для защиты растений интерес представляют три: Entomophthoraceae, Ancylistaceae и Neozygitaceae.

Энтомофторовые грибы чрезвычайно широко распространены в природе на многих видах насекомых, представителях 12 отрядов, кроме того, могут поражать клещей, многоножек, пауков.

Главный признак, характеризующий грибы этих семейств, — наличие у них быстро отделяющихся (отстреливаемых) конидий, способствующих распространению патогена и заражению им новых хозяев. Такие конидии способны образовывать вторичные конидии, конидии 3-го и более высоких порядков до тех пор, пока не произойдет встреча с хозяином. Помимо конидий при неблагоприятных условиях образуются толстостенные покоящиеся споры, обычно с двойной оболочкой (хламидоспоры).

Среди членистоногих — хозяев энтомофторовых грибов — имеются опасные вредители сельскохозяйственных культур. Например, Entomophaga (= Empusa, = Entomophthora) grylli (Fres.) Batko поражает саранчовых. Кобылки под действием гриба становятся вялыми, забираются на верхушки растений, обхватывают их ногами и погибают, оставаясь там длительное время. Уже через 1 ч после гибели хозяина на его поверхности появляются конидие-носцы, прорастающие через межсегментную перепонку. Конидии отстреливаются к вечеру и ночью. Здоровые особи саранчи вечером скапливаются на растениях вокруг погибших сородичей и подвергаются заражению конидиями, возникают эпизоотии. Е. grylli (Fres.) Batko поражает многие виды прямокрылых, в том числе итальянского пруса, сибирскую и темнокрылую кобылок, мароккскую саранчу и др. Е. (—Entomophthora) aulicae Batko поражает гусениц сосновой и других совок, златогузки и прочих вредителей леса. Е. adjarica (Cinz.) Vart. вызывает эпизоотии паутинного клеща (отмечены в Грузии). Zoophthora radicans ( = Entomophthora sphaerosperma) (Brefeld) Batko вызывает болезни насекомых из различных отрядов. Хозяевами его могут быть, например, яблонная медяница, жуки щелкуны, а также клещи и пауки. Многие виды энтомофторовых грибов — Conidiobolus obscurus (= Е. thaxteriana) Rem. et Kell (рис. 17), Pandora neoaphidis (= E. aphidis) (Rem. et Henn.) Humb., Conidiobolus thromboides (= E. pyriformis) Drechler вызывают энтомофторозы тлей. Эти виды служат основой биопрепаратов для подавления численности тлей, белокрылок и паутинных клещей.

Отдел Ascomycota. Сумчатые грибы широко распространены в природе, особенно во влажных тропических и субтропических регионах. Активные энтомопатогены вредителей из числа сумчатых грибов относятся к порядку Hypocreales (сем. Clavicipi-taceae, основные роды: Torrubiella, Hypocrella и Cordyceps). Грибы

этого таксона имеют хорошо развитый, многоклеточный, септи-рованный мицелий. Основным органом полового спороношения являются сумки с аскоспорами. Они формируются из аскогенных гиф в плодовых телах — перитециях, которые образуются на специальном сплетении гиф — строме.

Среди представителей рода Cordyceps обнаружены паразиты пауков, ос, мух, муравьев, клопов, бражников, совок, пилильщиков, щитовок, саранчовых и т. д. На гусеницах и куколках чешуекрылых развиваются С. militaris (Fr.) Link (цв. вклейка, рис. 15), С. paludosa Mains., С. sinensis (Berk) Sacc. и др. Некоторые виды [С. superficialis (Peck) Sacc., С. erotyli Petch.] поражают жесткокрылых. Вид С. clavulala (Schw.) El. et Ev. паразитирует на червецах.

Отдел Deuteromycota (= Mitosporic fungi, = Anamorphic fungi). Группа «несовершенных» грибов ранее выделяемая в самостоятельный класс Deuteromycetes или Fungi Imperfecti, является искусственной и объединяет анаморфы (структуры, обеспечивающие бесполое размножение) аскомицетов или (гораздо реже) ба-зидиомицетов (Леднев и др., 2003).

Порядок Sphaeropsidales. Порядок объединяет грибы, формирующие сложные конидиальные образования — пикниды. В двух семействах данного порядка встречаются энто-мопатогенные грибы. Представителем сем. Sphaeriadaceae является широко распространенный паразит калифорнийской щитовки — Coniothyrium piricolum Pot. Сем. Nectrioidaceae включает представителей, имеющих важное практическое значение, — грибы рода ашерсония.

Род Aschersonia. Грибы этого рода являются пикнидиальной стадией сумчатых грибов рода Hypocrella, поражают щитовок и бе-локрылок. Естественный ареал видов этого рода — тропические и

субтропические страны. Известно около 15 видов ашерсонии, различающихся по цвету стромы, форме пикнид и другим признакам, в том числе A. goldiana Sacc. et Ell. — желтая ашерсония, A. aleyrodis Webber. — красная ашерсония. Последняя паразитирует на цитрусовой белокрылке (Dialeurodes citri Ashm).

В последнее время у некоторых видов ашерсонии выявлены ко-нидиогенные структуры гифомицетного типа. По этой причине в последних работах грибы рода Aschersonia рассматривают и как представителей порядка Hyphomycetes.

Порядок Hyphomycetes. Грибы этого порядка имеют тонкий септированный мицелий, бесполое размножение осуществляется конидиями. Большинство несовершенных грибов — паразитов членистоногих — относятся к семейству Moniliaceae (рис. 18).

Род Beauveria. Представители этого рода В. bassiana (Bals.) Vuill. и В. tenella (=В. brongniartii) Delacr. поражают широкий круг хозяев, вызывая болезнь под названием «белый мускардиноз». Пораженные насекомые уменьшаются в размерах и покрываются белым мучнистым или ватообразным мицелием (цв. вклейка, рис. 16). Заражению подвергаются насекомые почти на всех фазах развития: — личинки, куколки, имаго, иногда яйца. К числу хозяев В. bassiana относятся такие опасные вредители, как озимая совка, луговой и кукурузный мотыльки, вредная черепашка, колорадский жук, белокрылки и многие другие. В. tenella вызывает заболевания личинок и имаго жуков (хрущей, картофельной коровки), представителей отрядов Lepidoptera, Hymenoptera.

Род Lecanicillium (= Cephalosporium = Verticillium). Широко распространен во влажных субтропиках, ограничивая размножение ряда вредных насекомых. Представитель этого рода — Lecanicillium lecanii (Zimm) Zare et W. Gams. Поражает преимущественно чер-вецов и щитовок, вредящих цитрусовым и другим древесным культурам. Отличительный признак заболевания — белый нежный грибной налет, окаймляющий твердые восковидные щитки лож-нощитовок на коре деревьев. Lecanicillium muscarium (Petch) Zare et W. Gams, поражает преимущественно белокрылок и трипсов. Данный вид является продуцентом биопрепарата вертициллин (Лед-нев и др., 2003). Следует отметить, что ранее эти виды рассматривались как Verticillium lecanii (Zimm) Viegas.

Род Paecilomyces (= Spicaria = Isaria). Грибы этого рода часто поражают вредителей лесных культур. P.farinosus (Holm) Brown et Smith, вызывает высокую смертность гусениц непарного и сибирского шелкопрядов, лиственничной мухи. К нему чувствительны также яблонная плодожорка и колорадский жук. P.fumosoroseus (Wize) Brown et Smith. — патоген жука заболонника малого, черносмородинового пилильщика, крыжовниковой огневки и других насекомых. Болезнь называется «розовый мускардиноз», так как споры этих грибов имеют розовую окраску.

Род Metarhizium. Заболевание «зеленый мускардиноз», вызываемое М. anisopliae (Metsch.) Sor., внешне отличается плоским темно-зеленым грибным налетом на поверхности погибших насекомых. Гриб поражает более 70 видов насекомых, из которых 34 относятся к отряду жуков. В частности, это заболевание отмечено у имаго и личинок хлебного жука, свекловичного долгоносика, щелкунов и некоторых видов саранчовых.

Род Sorosporella. S. uvella (Krass.) Ld. вызывает заболевание под названием «красный мускардиноз» у личинок лугового мотылька, озимой совки, свекловичного долгоносика. Характерная особенность заболевания — отсутствие мицелия на поверхности тела на-

секомых. Тело ссыхается и имеет вид тонкого мешочка, наполненного порошком кирпично-красного цвета (покоящиеся споры).

Хищные грибы. Среди гифомицетов выделяется группа хищных грибов. Это нематофаговые грибы — представители родов Arthrobotrys, Dactylaria, Dactylella, Monacrosporium. Они обладают уникальной возможностью захватывать и уничтожать нематод, пользуясь специальными приспособлениями (ловчими образованиями). Хищные грибы, особенно представители рода Arthrobotrys широко распространены в природе и встречаются в почвах различных климатических зон: от тропиков до полярных широт. Это обусловлено их гибкостью и приспособляемостью к разным источникам питания. Принципиальная возможность использования хищных грибов как нематицидов была впервые показана в бывшем Советском Союзе в середине XX в. Ф. Ф. Сопруновым (1958) и Н. А. Мехтиевой (1979), а затем и в других странах (Gray, 1987). В Сибири изучение нематофаговых грибов проводилось с начала 70-х годов прошлого века (Теплякова, 1977).

Род Arthrobotrys. У грибов этого рода хорошо развитые конидие-носцы, с одним верхушечным расширением или с несколькими расширениями — узлами, расположенными по длине конидиенос-ца и снабженными многочисленными бородавками, или стериг-мами, к которым прикреплены конидии, собранные в головку. Конидии двуклеточные, грушевидные, иногда почти цилиндрические, с более широкой дистальной и суживающейся прокси-

мальной клетками (Гулий и др., 1981). Важнейшая особенность хищных грибов — наличие ловушек в виде петель, колец или ловчей сети. Онтогенетическими формами жизненного цикла хищных грибов служат мицелий, конидии, ловушки и хламидоспоры. Мицелий и хламидоспоры обеспечивают выживание и распространение вида, включая осуществление акта хищничества. Хламидоспоры — толстостенные округлые образования диаметром 30...40 мкм. Они формируются на ответвлениях мицелия одиночно или цепочками. При наличии жертвы хламидоспоры прорастают, образуя мицелий с ловушками, приспособленными для захвата и питания нематодами, коловратками и простейшими (рис. 19).

4.2.4. ЭНТОМОПАТОГЕННЫЕ ПРОСТЕЙШИЕ

В этом разделе будут рассмотрены организмы, относящиеся к подцарству Protozoa царства Protista, способные вызывать заболевания насекомых. Данное подцарство разделено на семь типов. Среди представителей четырех типов: Sarcomastigophora (жгутиконосцы и амебы), Apicomplexa (грегарины, неогрегарины, кокци-дии), Microspora (микроспоридии), Ciliophora (инфузории) — обнаружены симбионты насекомых (Соколова, Исси, 2001).

Типы взаимоотношений в системах симбионт — хозяин многообразны и включают: комменсализм, мутуализм и паразитизм (см. гл. 1). Для биологической защиты растений представляют интерес энтомопатогенные простейшие, которые вызывают болезнь или патологические изменения насекомых.

Простейшие могут заражать практически любые органы и ткани имаго и личинок насекомых, однако проявляется определенная приуроченность представителей из разных таксономических групп к тканям и органам хозяина.

Жгутиконосцы и амебы (тип Sarcomatigophora). В настоящее время известно лишь несколько болезней насекомых, вызываемых представителями отряда Amoebida (класс Lobosea, подтип амебы Sarcodina), но это очень интересные инфекции.

Примером такого заболевания может служить амебная болезнь кобылки рода Melanoplus. Она была открыта еще в 1936 г., редко встречается в природе и заражает небольшой процент особей в популяции этого насекомого. Паразиты встречаются в мальпигиевых сосудах и клетках средней кишки. Мальпигиевые сосуды набухают, становятся стекловидными и бывают заполнены цистами. При легком заражении у больных личинок практически отсутствуют симптомы. При сильном заражении они становятся вялыми, теряют аппетит, переходят в коматозное состояние. Передача инфекции происходит путем заглатывания цист, ранее выброшенных с экскрементами зараженной кобылки.

Инфузории (тип Ciliophora). Известно несколько видов инфузорий, вызывающих болезни у насекомых семейств Culicidae, Chironomidae, Simulidae отряда Diptera. Это эндопаразиты личинок, относящиеся к двум родам: Tetrachymena и Lambomella (подкласс Holotricha, отряд Hymenostomatida, сем. Tetrachymenidae). Некоторые представители этого семейства заражают несколько видов комаров. Инфузории обитают почти во всей полости тела хозяина, но особенно многочисленны в голове. Особенность этих инфекций — довольно часто встречающееся разрушение глаз насекомого, хотя это происходит не у всех хозяев. Заражение обычно приводит к гибели личинки, которая не способна окуклиться и завершить развитие. Паразитические инфузории обнаружены также у поденок, клопов, тараканов.

Грегарины, неогрегарины, кокцидии (тип Apicomplexa). Все

Apicomplexa, по крайней мере на одной из фаз своего жизненного цикла, — внутриклеточные паразиты, которые при сильном заражении вызывают заметные повреждения тканей, приводящие к гибели насекомых. Все простейшие этого типа имеют стадию покоя, называемую ооцистой, которая устойчива к воздействию внешних факторов. Это помогает выживанию паразита вне организма насекомого и способствует распространению болезни.

Виды, патогенные для насекомых, выявлены в отрядах эугрега-рин (Eugregarinida) и неогрегарин (Neogregarinida) класса грегарины (Gregarina). Простейшие, относящиеся к отряду эугрегарин, только на ранних стадиях развиваются внутри клеток насекомого-хозяина, тогда как их взрослые формы живут в полости кишечника насекомых и других членистоногих. Поэтому их болезнетвор-ность не очень высока. Однако некоторые виды грегарин вызывают гибель хозяев: они повреждают эпителий кишечника, что позволяет энтомопатогенным бактериям проникать в полость тела. Представители эугрегарин — типичные паразиты насекомых, как правило, вредителей растений или запасов пищевых продуктов. Среди них —гусеницы мельничной огневки, мучные хрущаки, хлебная жужелица и др.

Паразиты, относящиеся к отряду неогрегарин, наиболее опасны для насекомых. Они размножаются путем оплодотворения и деления, имеющего характер шизогонии. Данный способ размножения основан на многократном делении ядра, что приводит к появлению многочисленного потомства. Это способствует сильному заражению хозяев и вызывает заметное повреждение его тканей. Неогрегарины значительно более вирулентны по сравнению с эугрегаринами; заражение ими часто приводит насекомое к летальному исходу. Большинство выделенных из насекомых неогрегарин было обнаружено у жуков, клопов и двукрылых. Неогрегарины поражают разные органы и ткани, главным образом жировое тело. Заражение нового хозяина происходит в ре-

зультате заглатывания спор, высвобождаемых из разложившихся мертвых насекомых.

Подкласс кокцидий (Coccidia) включает в основном паразитов позвоночных, но более 10 видов паразитирует в насекомых. Самый распространенный род Adelina, представители которого вызывают кокцидиозы мучного хрущака, платяной моли, пчелиной и других огневок. Действие кокцидий на хозяина может быть или слабым, или довольно заметным, что зависит от интенсивности заражения. Впрочем, даже при сильном заражении насекомое обычно способно продолжать свое развитие и метаморфоз и долго поддерживать большинство своих функций. Кокцидии могут находиться почти в каждой части тела, но особенно страдает жировое тело.

Микроспоридии (тип Microspora). Самые патогенные для насекомых простейшие относятся именно к данному типу. Он состоит из одного класса, подразделяемого на четыре подкласса, из которых наибольший интерес для патологии насекомых представляет подкласс Nosematidae, отряд Nosematida.

Микроспоридии — это в основном внутриклеточные облигатные паразиты, сильно повреждающие разные ткани своих хозяев. Поскольку несколько видов паразитирует в очень важных сельскохозяйственных насекомых, таких, как медоносная пчела и тутовый шелкопряд, микроспоридии уже давно являются предметом интенсивных исследований, благодаря которым данная группа паразитов довольно хорошо изучена.

К настоящему времени описано более 300 видов микроспоридий, и их число растет год от года. И тем не менее считается, что пока обнаружено не более 5 % видов, реально существующих в природе. Круг животных, на которых они паразитируют, необычайно широк. Они найдены в телах простейших — инфузорий, в клетках самых различных позвоночных и беспозвоночных животных.

Микроспоридии поражают более 200 видов насекомых из 14 отрядов. Среди них есть важные вредители: стеблевой мотылек, капустная белянка, яблонная плодожорка, мельничная огневка, картофельная моль, хлопковая совка, непарный шелкопряд, златогузка и многие другие. В лабораторных и полевых условиях микроспоридии Thelohania hyphantriae W. применяли против американской белой бабочки, Nosema lymantriae W. — против непарного шелкопряда, Pleistophora schubergi Zwolf. — против яблонной плодожорки и непарного шелкопряда и т. д.

Особенность микроспоридий, давшая основание для выделения их в самостоятельный тип, — строение их споры и способ проникновения паразита в клетку хозяина.

Споры микроспоридий имеют сложное внутреннее строение, что обусловлено необходимостью миновать кишечный тракт хозяина для прохождения начальных стадий развития и избежать пе-

реваривания вместе с пищей. Спора состоит из трех основных компонентов: зародыша (спо-роплазма, планонт), аппарата экструзии и оболочки (рис. 20). Зародыш, представляющий собой ядро, окруженное узкой зоной цитоплазмы, не имеет какой-либо определенной формы (амебоподобный). Размеры его не превышают 1 мк. Аппарат экструзии — это уникальный комплекс органелл, предназначенный для выброса зародыша из споры. Обязательный его элемент — полярная трубка (стрекательная нить). Сами споры, покрытые хитиновой оболочкой, устойчивы к пищеварительным ферментам насекомых, но под их воздействием в споре создается высокое давление,

благодаря которому в считан

з.в — задняя вакуоль; пл — плазмалемма; ml — поляропласт (пластинчатый); пп2 — поляропласт камерный; п.т — полярная трубка; п.ш — полярная шапочка; энд — эндоспора; экз — экзоспора; я — ядро споры

ные секунды выстреливается стрекательная нить. Энергия ее такова, что трубка пробивает перитрофическую мембрану и эпителий кишечника и вводит спороплазму паразита в полость тела (в клетку) хозяина.

Заражение насекомых происходит при попадании спор микроспоридий в организм восприимчивого к паразиту насекомого.

Наиболее распространенный способ заражения хозяина —

алиментарный (пероральный) — заглатывание спор пара

зита вместе с пищей. Источником заражения служат выделения больных насекомых, их линочные шкурки, трупы погибших. Заражение происходит также при каннибализме. Таким образом заболевание распространяется среди особей одного поколения.

Если споры микроспоридий длительно сохраняют жизнеспособность вне организма хозяина, происходит заражение ими насекомых последующих поколений. Передача микроспоридий через яйцо, от зараженных самок хозяина непосредственно потомству, — наиболее надежный способ передачи паразитических простейших от поколения к поколению. Это трансовариальная передача (внутри яйца). В яйцах насекомых передаются преимущественно не споры, а стадии шизогонии микроспоридий.

Некоторые виды микроспоридий передаются от больной самки к ее потомству на поверхности яйца, куда споры попадают с выде-

лениями придаточных половых желез, которыми насекомое приклеивает или покрывает кладку. Это трансовальная передача инфекции (на поверхности яйца).

И, наконец, микроспоридии могут передаваться трансмиссивно, т. е. при участии живых переносчиков. Например, микроспоридия Thelohania mesnili Paillot. заражает своего хозяина — капустную белянку — при посредстве браконида (это происходит, когда энтомофаг прокалывает яйцекладом гусеницу). Эпизоотии микроспоридиоза в популяции этого насекомого нередко следуют за нарастанием численности паразитирующего на нем перепончатокрылого энтомофага.

К положительным свойствам микроспоридий относятся короткий жизненный цикл и способность образовывать в насекомом громадное количество спор. Так, от момента заражения до образования первых зрелых спор у большинства видов микроспоридий обычно проходит 3...9 дней. С момента созревания спор насекомое может стать источником инфекции для других, особенно при поражениях простейшими пищеварительных и выделительных органов.

Для микроспоридий характерна высокая энергия размножения. Размножаются они преимущественно множественным делением (шизогонией). Подсчет спор, образовавшихся в одном насекомом при дозированном заражении, показывает, что разница между исходным и конечным числом спор обычно достигает 2...4 порядков. Это означает, что из каждой особи, попавшей в организм хозяина, образуется до десятков тысяч новых паразитов.

Чаще всего наблюдаемая форма любой микроспоридии — споровая стадия, которая наиболее устойчива. Ее основная функция — сохранение инвазионного начала вне организма хозяина и передача его новому хозяину. Споры микроспоридий мельче, чем у всех остальных представителей животного мира (длина 1,5... 15 мк, ширина 1...5 мк). Споры бывают овальной, грушевидной, сферической, цилиндрической и другой формы, что зависит от вида.

Микроспоридии вызывают преимущественно долго длящиеся (хронические) заболевания, принимающие характер эпизоотий и оканчивающиеся гибелью большинства зараженных насекомых, обычно в критические для существования особи периоды. Однако ряд видов микроспоридий вызывает заболевания, приводящие к быстрому летальному исходу. Патологические процессы, характеризующие микроспоридиоз, начинаются с патологических изменений в клетке насекомых. Нарушается нормальный обмен веществ между ядром и цитоплазмой, что приводит к гипертрофии ядра, разрастанию клеток, образованию опухолей. Ядро оттесняется на периферию и дегенерирует, и клетка отмирает. Постепенно этот процесс охватывает всю ткань или орган, вследствие чего они перестают функционировать.

При дисфункции жизненно важных органов насекомые начинают погибать по следующим причинам: при заражении мальпигиевых сосудов — от отравления продуктами метаболизма, при поражении кишечного эпителия — от дистрофии или бактериальной септицемии. Гибель от микроспоридиоза происходит главным образом во время линек или метаморфоза — процессов, требующих вовлечения в обмен запасных питательных веществ, которые при микроспоридиозах почти не образуются.

У насекомых, переболевших микроспоридиозом, резко снижается жизнеспособность. Это проявляется прежде всего в репродуктивной способности самок. Заражение микроспоридиями существенно влияет на состояние половых желез хозяина. При микроспоридиозах уменьшается число особей, способных откладывать яйца, снижается число отложенных яиц и повышается процент неоплодотворенных.

4.2.5. ПАРАЗИТИЧЕСКИЕ НЕМАТОДЫ

В последние годы большое внимание уделяют изучению энтомопатогенных нематод в связи с возможностью использования их в качестве одного из средств биоконтроля численности вредителей.

Класс нематоды (Nematoda) относится к типу круглых червей, или первичнополостных (Nemathelminthes). Они связаны с многими видами насекомых и могут быть как факультативными, так и облигатными паразитами.

Из факультативных паразитов наиболее важны нематоды, сочетающие функции паразитов, энтомофагов и некрофагов. В эту группу входят представители семейств диплогастерид (Diplo-gasteridae) и штейнернематид (Steinemematidae) отряда рабдитид (Rhabditida), имеющие практическое значение.

К облигатным паразитам относятся нематоды, развивающиеся в течение короткого периода или всего жизненного цикла в теле живого организма. К этой группе относятся некоторые представители семейств аллантонематид (Allantonematidae), мермитид (Мег-mithidae) отряда тиленхид (Tylenchida).

В цикле развития большинство нематод проходит три основные фазы: яйцо, личинка (четыре стадии роста) и взрослое животное. Обычно молодые личинки проводят короткий период жизненного цикла в виде свободно живущих организмов, часто в водной среде (воде или грязи). Нематоды могут попадать в тело насе-комого-хозяина либо пассивным путем (через пищеварительный тракт), либо активным (через анальное отверстие, дыхальца). Они также могут находиться на наружных частях тела насекомого, располагаясь в виде скоплений в межсегментных складках, под крыльями или в изгибах половых сегментов.

Хозяевами нематод могут быть представители 16 отрядов насекомых. Причем 1/3 из них —это чешуекрылые, далее идут жуки, прямокрылые, двукрылые, клопы и другие отряды. В общем можно сказать, что известно около 1000 видов насекомых — хозяев нематод, но несомненно, что это лишь небольшая часть существующих в действительности.

Биологические отношения между нематодами и насекомыми варьируют от чисто случайной связи до облигатного паразитизма. В связи с этим нематод можно разделить на три основные группы:

комменсалы. Живут в пищеварительном тракте, не вредя хозяевам;

полупаразиты. Сочетают черты сапрофагов и паразитов. Эти виды являются переходными от свободно живущих нематод к паразитическим. Они способны жить в кишечнике насекомых, а также развиваться в трупах погибших насекомых с чередованием свободно живущих и паразитических поколений;

облигатные паразиты. Обитают в полости тела и органах насекомого, т. е. живут за счет тканей и жидкостей самого насекомого, приводя его к гибели.

Для биологической защиты растений представляют интерес по-лупаразитические формы и облигатные паразиты нематод. Остановимся на симптомах заболеваний насекомых, вызываемых этими нематодами.

Симптомы и диагностические признаки, связанные с заражением нематодами, очень разнообразны, и их трудно обобщить. При одних гельминтозах никаких внешних симптомов инфекции фактически не бывает, при других — изменения значительные и бросаются в глаза. Однако обычно приходится подтверждать диагноз, поставленный на основании внешних симптомов, данными микроскопических исследований содержимого тела насекомого. Иногда паразит бывает больших размеров и хорошо виден без микроскопа. Обычно зараженные насекомые менее активно двигаются и питаются, чем здоровые. Зараженные личинки часто становятся вялыми, приобретают окраску, а иногда покрываются крапинками. Так, при заражении Steinemema личинки насекомых приобретают характерную ржавую или бурую окраску, сначала она бывает пятнистой, но позднее, перед самой гибелью, становится более равномерной, оставаясь такой и после нее.

Мермипщы (сем. Mermitidae). Это тонкие нитевидные нематоды длиной 10...30 мм и диаметром 0,2...0,5 мм (рис. 21). Известны случаи высокого уровня заселенности мермитидами различных видов насекомых. Например, в Японии паразиты заселяли 76,6 % особей рисовой огневки. В нашей стране изучением нематод этого семейства занимался И. А. Рубцов. Он установил, что 80...90%-ное

заселение популяции мошек мермитидами приводило к исчезновению популяции на 2...3 г.

Аллантонематиды (сем. Allantonematidae). Потенциальное значение для биологической борьбы имеют некоторые виды из родов Allantonema и Howardula. Н. phyllotreta F. живет в полости тела крестоцветной волнистой блошки, причем степень заселения в отдельных случаях достигает 50 %. Обнаружена также паразитирующая в полости тела шведской мухи нематода Н. oscinelae G., заражение которой приводит к полной стерилизации самцов и самок.

Диплогастериды (сем. Diplogasteridae). Короткие веретеновидные нематоды с бокаловидной ротовой полостью. Большинство видов этого семейства свободно живет в почве или воде, где питается бактериями и другими микроорганизмами. С насекомыми связаны виды рода Pristionchus. В симбиозе с бактериями они могут поражать майского хруща, стеблевого мотылька, колорадского жука.

Штейнернематиды (сем. Steinernematidae). Для представителей

семейства характерны слаборазвитые губы и короткая ротовая полость. Известно 23 вида, входящих в это семейство. Виды рода Steinemema (ранее род Neoaplectana) характеризуются сравнительно крупными размерами: взрослые самки достигают в длину 8 мм, самцы —2,5. Наиболее изучен вид Steinemema (= Neoaplectana) carpocapsae Weis. (рис. 22). После миграции из тела хозяина личинки S. carpocapsae прилепляются хвостом к частице почвы и, наклоняя в разные стороны переднюю часть тела, дожидаются насекомого в засаде. Если жертв мало, они расползаются в их поиске.

Существует тесная связь представителей рода штейнернема с некоторыми бактериями (мутуализм). Так, бактерии рода Xenorhabdus (Achromobacter) не могут попасть в тело насекомого без помощи нематод, а многие виды нематод, лишенные бактерий этого рода, в естественных условиях не развиваются. Инвазионные личинки нематоды 3-го возраста, находящиеся в почве, воде или на растении, проникают в тело насекомого вместе с пищей или активным путем (через дыхальце или межсегментные покровы). Личинки нематод заключены в «чехол» (так называют не сброшенную при линьке шкурку личинки предыдущего возраста). В кишечнике насекомого они освобождаются от шкурки, проникают в полость тела и выбрасывают в хозяина бактерии, которые быстро размножаются и вызывают гибель насекомого от септицемии.