Дипломная работа на тему "Оценка устойчивости новых сортообразцов картофеля к колорадскому жуку"
Добрый день, уважаемый председатель и уважаемые члены аттестационной комиссии. Вашему вниманию предлагается дипломная работа (диплом) на тему: Оценка устойчивости новых сортообразцов картофеля к колорадскому жуку
Большинство сортов сельскохозяйственных культур в среднем реализуют только 20-25% генетического потенциала продуктивности. Потери урожая от колорадского жука могут достигать 85%, поэтому защита картофеля от этого вредителя – один из ключевых моментов технологии его возделывания.
Химический метод пока является единственным доступным и эффективным средством в борьбе с колорадским жуком. Однако сейчас во многих регионах отмечается высокая устойчивость этого вредителя к пиретроидам – основным используемым инсектицидам. Применение других препаратов позволяет достичь определенного успеха в борьбе с вредителем, однако частое их применение неизбежно приведет к появлению резистентных линий.
Создание устойчивых к колорадскому жуку сортов картофеля – одно из звеньев его интегрированной защиты.
Классическими методами селекции выведен целый ряд сортов с различной степенью устойчивости к вредителю.
Высоко перспективны методы генной инженерии для получения трансгенных сортов картофеля, несущих в себе гены токсичных для колорадского жука соединений.
Одними из таких соединений являются Cry-токсины (Bt-токсины), гены которых возможно переносить из бактерии Bacillus thuringiensis в геном картофеля.
Попадая в кишечник насекомых, эти токсины в щелочной среде разлагаются до так называемых «истинных токсинов», которые присоединяются к клеткам пищеварительной системы насекомых и образуют ион-селективные каналы в клеточных мембранах. Из-за чрезмерного поступления воды клетки разбухают и лизируются, что приводит к гибели насекомого.
При выращивании Bt-защищённого картофеля можно отказаться от применения инсектицидов. Такие растения обладают высокой избирательностью действия и безопасны для человека.
Однако некоторые ученые высказываются о возможной опасности генетически модифицированных растений.
Цель мой работы – дать оценку устойчивости селекционному материалу картофеля, включающему трансгенные линии.
Задачи были следующие:
- определить интенсивность заселения и развития колорадского жука
- изучить развитие яиц и личинок, пищевую активность последних
- определить выживаемость личинок разных возрастов на некоторых линиях картофеля в лабораторном опыте
- выявить линии, устойчивые к повреждению колорадским жуком
Объектом исследования являлись разные линии картофеля сортов Юбилей Жукова и Десница, полученные из НИИКХ имени Лорха.
Материал включал трансгенные линии с инсектотоксичным геном Cry3 и контрольную нетрансгенную линию. Ввиду ограниченности семенного материала опыты вели без повторности.
Исследования проводили на опытном участке лаборатории защиты растений нашего института. Погодные условия вегетационного периода 2009 года был благоприятными.
Генетическая модификация линий проведена в Институте Общей Генетики РАН. Получение эксплантов из меристемной культуры, их выращивание и размножение осуществлено в лаборатории биоинженерии НИИКХ. Из этой лаборатории 21 мая 2009 года был получен клубневый материал, а посадку под лопату провели 25 мая в 5 рядов по 15 клубней на 1 ряд. Удобрение вносилось при посадке в виде нитроаммофоски по 3 г на 1 растение.
Всхожесть клубней во всех линиях была практически полной, развитие растений – нормальным. Использовали естественный фон заселения колорадским жуком.
В регулярных учетах на каждом растении учитывали численность имаго, яиц, личинок по возрастам. Проведены визуальные учеты поврежденности растений колорадским жуком. Параллельно на кафедре энтомологии ставили краткосрочные лабораторные опыты с подсадкой личинок в чашки Петри с листьями растений изучаемых линий.
Наиболее раннее заселение и интенсивное развитие колорадского жука отмечено на линиях 25, 40, 41, 47. Несколько более позднее, но интенсивное заселение и развитие наблюдалось на линии 46. На линиях 39 и 44 заселение практически отсутствовало, за исключением небольшого факультативного заселения мигрировавшими с других растений личинками. Однако это могло объясняться малочисленностью и ранним отмиранием растений этих линий. Заметно более позднее и сравнительно низкое заселение проходило на достаточно многочисленной линии 48.
Заселение отсутствовало у малочисленной линии 49, однако при подсадке личинок наблюдали нормальное их развитие. На всех растениях в полевых условиях развитие яиц и личинок шло нормально; не отмечали явлений массовой гибели, задержки развития или снижения пищевой активности личинок.
Данные учетов поврежденности растений колорадским жуком показывают некоторую дифференциацию линий. Более показательны результаты первого учета, где отмечена поврежденность личинками, тогда как во втором учете отмечены также достаточно неизбирательные повреждения выходящими и мигрирующими молодыми имаго.
Наибольшая поврежденность выражена в линиях 25, 40, 41, 47; наименьшая - в линиях 48 и 49.
Результаты лабораторных опытов с принудительным питанием личинок в основном согласуются с данными полевых наблюдений. При тестировании с личинками II возраста нормальное выживание за 4 дня отмечалось во всех линиях кроме 48 и 49, где личинки полностью погибли.
Повторное тестирование данных линий с личинками разных возрастных групп указывает, на проявление некоторого токсичного эффекта только на младших личиночных возрастах.
Полученные результаты суммированы в виде качественной комплексной характеристики тестированных линий
Среди испытанных линий не обнаружено абсолютно устойчивых к заселению и повреждению колорадским жуком. В полевых испытаниях опытные трансгенные линии №№, 40,41,46 и 47 так же, как и контрольная линия № 25, показали полную чувствительность к колорадскому жуку. Для линий №№ 39 и 44 пока нельзя дать определенного заключения, ввиду малочисленности материала. Интерес в плане устойчивости представляют линии 48 и 49, гораздо слабее и позднее заселяемые колорадским жуком. В лабораторных опытах у них отмечены некоторые токсические эффекты для личинок младших возрастов. К личинкам старших возрастов и имаго устойчивость не проявлялась.
Выводы:
1. Геномодифицированные линии картофеля проявили неоднозначные реакции в отношении устойчивости к колорадскому жуку, что объясняется разной степенью экспрессии гена Cry-3.
2. Четыре линии: 40, 41, 46, 47 в той же степени, что и контрольная (25), оказались благоприятны для питания и развития колорадского жука.
3. Две испытываемые линии (48,49) проявили определенную устойчивость к колорадскому жуку, выразившуюся в позднем и малочисленном заселении растений и меньшей их поврежденности.
4. Только для линий №№ 48 и 49 отмечена значительная гибель личинок младших возрастов, тогда как на остальных линиях смертность личинок не превышала контрольную.
5. Для дальнейшей разработки перспективны линии №№ 48 и 49, а также повторная проверка линий №№ 39 и 44.
Спасибо за внимание