Молекулярные подходы в защите растений от насекомых-вредителей как фундамент экологически безопасного природопользования

Проблема контроля численности насекомых является одной из ключевых для существования человека, поскольку насекомые являются основными естественными потребителями фитомассы продуцентов, то есть — они прямые конкуренты человека за ресурс. Поэтому контроль численности насекомых — это необходимая мера. В настоящее время рассматриваемые отрасли начинают активно разрабатывать «зелёные технологии», которые позволяют гармонично эксплуатировать естественные ресурсы. Одной из таких зелёных технологий может быть замещение химических препаратов биологическими, которые существенно меньше воздействуют на окружающую среду. Тем не менее, несмотря на логичность выбранного направления, при его технической реализации возникает масса технических сложностей, связанных с высокой стоимостью производства биопрепаратов, строгостью регламентов их применения, нестабильной эффективностью регуляции (в случае бактериальных инфекций) или недостаточной изученностью биологии вредителя. Последняя проблема затрагивает не только малоизвестные виды. Например, сибирский шелкопряд (Dendrolimus sibiricus) является вредителем лесов Палеарктики № 1 по своей вредоносности. Возможной экспансии его вида опасаются страны европейского континента. Тем не менее механизмы онтогенетического полиморфизма (двух- и трёхлетние генерации насекомых), о существовании которых известно на протяжении более полувека, до настоящего времени остаются не изученными.

Проект реализуется при государственной поддержке в виде субсидии из бюджета федеральной территории «Сириус», выделенной в рамках реализации мероприятия 2.3 «Привлечение научных команд под руководством ведущих и молодых учёных для проведения исследований на базе научных и образовательных организаций федеральной территории «Сириус» государственной программы федеральной территории «Сириус» — «Научно-технологическое развитие федеральной территории «Сириус» .

Актуальность проекта

Основная цель проекта сосредоточена на создании научного фундамента для перехода к «умному» контролю численности чешуекрылых вредителей, основанному на таргетном применении биологических агентов.

Научная и практическая значимость проекта

Несмотря на очевидность продвижения защиты растений в сторону экологически безопасного сельского хозяйства, внедрение реальных технологий зачастую упирается в наличие ограниченных фундаментальных знаний, нередко даже у широко известных видов. Данный проект направлен на проработку фундаментальных вопросов в изучении биологии и экологии важнейших чешуекрылых вредителей лесного и сельского хозяйств, а также вопросов взаимодействия между этими вредителями и энтомопатогенной микрофлорой, которая ляжет в основу нового создаваемого продукта — вирусного препарата для контроля численности чешуекрылых насекомых.

Ожидаемые результаты

На основе полученных полногеномных данных и данных по генотипическому разнообразию популяций будет разработана и предложена службам карантина растений методика по упрощённой молекулярной видовой идентификации образцов рода Dendrolimus, не требующая компетенций в области таксономии и систематики чешуекрылых и не содержащая ограничений по морфологической целостности обнаруженных образцов при обследовании товара.

В рамках блока, который касается изучения взаимодействий между различными видами насекомых-вредителей (M. sexta, D. sibiricus) и цитоплазматическим полиэдровирусом DsCPV-1, будут получены данные, касающиеся механизмов заражения, вызываемых патогеном защитных реакций, а также его особенностей развития в хозяевах с различной степенью устойчивости.

Найденные различия в специфических противовирусных защитных механизмах (РНК-интерференция, апоптоз) и общих защитных механизмах (активация транскрипции генов через пути Toll, Imd, Jak/STAT; бактериальный состав кишечной микробиоты) помогут в совершенствовании нового биопрепарата на основе DsCPV-1 путём прицельного воздействия на развитые защитные механизмы у менее восприимчивых целевых видов и их ослабления (иммуносупрессии).

Другие проекты