Эффективность фумигантного действия растительного терпена линалоола против имаго самок и самцов комнатных мух Musca domestica лабораторной популяции

УДК 619:615.285
DOI 10.33861/2071-8020-2023-5-12-14

Левченко М. А., Шумилова П. А. Всероссийский научноисследовательский институт ветеринарной энтомологии
и арахнологии - филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального
исследовательского центра Тюменского научного центра Сибирского отделения
Российской академии наук, г. Тюмень

Комнатные мухи Musca domestica L. являются одним из массовых видов насекомых, которые распространены по всему земному шару. Преимущественно они обитают на животноводческих фермах и мусорных свалках. Этот вид насекомых может распространять более 100 инфекционных заболеваний, поражающих здоровье людей и домашнего скота [12]. Основными мерами борьбы с ними является использование химических пестицидов. Однако из-за высокой плодовитости комнатных мух и короткого цикла их развития (14-28 дней) с каждым новым поколением может стремительно возникать резистентность к используемым против них химическим препаратам и в настоящее время уже установлено, что они входят в десятку видов насекомых, которые уже развили устойчивость к максимальному количеству действующих веществ. [1, 12]. Одним из способов борьбы с резистентными насекомыми к химическим пестицидам может являться использование растительных эфирных масел [7], которые в экспериментах с резистентными к инсектицидам популяциям членистоногих показывают высокую эффективность [2]. Известно, что основными компонентами эфирных масел являются терпены и их производные [15]. Одним из таких растительных монотерпенов является линалоол. Фумигантное инсектицидное действие этого вещества изучено в отношении комнатных мух неустановленного возраста и пола, а ЛД50 определено для насекомых при экспозиции 24 часа [16]. В пищевой промышленности и вероятно, в сельском хозяйстве при использовании ЭМ эфирные масла растений), содержащих монотерпены для истребления комнатных мух, фумигантным способом имеет значение скорость воздействия, а именно уничтожение этих насекомых за более короткое время [5]. Также известно, что устойчивость у насекомых к инсектицидам может иметь зависимость от пола, возраста и разных стадий жизненного цикла [3, 4, 9, 11].

Целью настоящих исследований являлось установить оптимальное время и дозу фумигантного инсектицидного действия линалоола в отношении имаго самок и самцов комнатных мух лабораторной популяции в различных режимах.

Материалы и методы исследований. В опытах использовали имаго комнатных мух Musca domestica лабораторно популяции свободной от инсектицидов и патогенов, которые содержались в инсектарии в сетчатых садках (25 х 25 х 25 см), личинки в стеклянных чашках (35 х 12 см) при температуре 26-28°C и относительной влажности 40-60%. В садки с имаго мух помещались поилки с водой и полноценное сухое молоко в качестве корма. Среда для получения яйцекладок и культивирования личинок содержала пшеничные отруби, воду и раствор хлебопекарных дрожжей.

Фумигационный биоанализ проводили с использованием имаго комнатных мух с учетом методик, представленных в научных работах [14, 16] с некоторыми изменениями. Разделение по полу осуществляли после кратковременно обездвиживания путем воздействия СО2 в течение 2 мин в стеклянном сосуде (колба), куда предварительно отлавливали насекомых. Обездвиженных мух раздельно вносили по 10 самок и 10 самцов 5-дневного возраста в стеклянные стаканы диаметром 3,5 см и высотой 7 см и закрывали сетчатым поршнем (для воздухообмена). Фильтровальную бумагу, разрезанную на полоски 3 х 7 см, пропитывали линалоолом в различных объемах растворенного в 100 мкл ацетона, которому давали испариться в течении 20 минут. Затем, все подготовленные объекты исследований (10 самок и 10 самцов) и бумагу, пропитанную препаратом, вносили в одноразовый пластиковый стакан объемом 0,5 л и закрывали плотной крышкой. Для каждой изучаемой дозы вещества использовали одноразовую емкость. Учет гибели комнатных мух производили через 0,5 (30 минут), 1, 4, 12, 24 часа. Для каждого временного интервала добивались нулевой гибели насекомых при воздействии максимальных концентраций растворов, а получение 100% гибели мух - при минимальной. онтрольных насекомых и материалы готовили аналогично за исключением фильтровальной бумаги, на которую наносили 100 мкл ацетона без внесения активного вещества. Все опыты проводили не менее чем в трех повторениях. На время эксперимента одну группу насекомых оставляли без корма и воды (рисунок 1), вторую обеспечивали поилками с водой (рисунок 2). Мух считали мертвыми при полном отсутствии движения. Все биотесты проводили при комнатной температуре 23-25°C и влажности воздуха 30-40%. Для расчета полулетальных доз (ЛД50) при воздействии методом фумигации исходные данные мкл/0,5 литра пересчитывали в мкл/ л воздуха. Пробит-анализ данных «доза-смертность», полулетальных концентраций ЛД50 и их 95% доверительных интервалов (далее, ДИ), был выполнен с использованием программы SPSS Statistics 23. При сравнении значений ЛД50 соответствующих биотестов считались статистически значимо отличающимися на основании неперекрывающихся 95% ДИ.

Рис. 1. Насекомые в эксперименте без воды

Рис. 2. Насекомые в эксперименте с водой

Результаты исследований и их обсуждение. Для разработки плана и проведения данных опытов были проанализированы литературные источники по изучению фумигантного инсектицидного действия эфирных масел (далее, ЭМ) растений или их активных компонентов в отношении комнатных мух Musca domestica в результате чего было выяснено, что для этого используются герметичные емкости 1-1,2 литра оснащенные завинчивающейся крышкой с 7-сантиметровым отрезком хлопчатобумажной пряжи, подвешенным к центру внутренней ее стороны на которую наносятся изучаемые вещества с исключением контакта насекомых [5, 6, 8, 10, 16, 17]. При этом не указаны все условия проведения опыта, например, содержание насекомых в ходе эксперимента с водой или без воды, с кормом или без. Указанные ссылки в методах их исследований приводят на один из первоисточников, где изучали летучие инсектициды методом фумигации против плодовых мух Drosophila melanogaster лабораторной популяции в емкостях по 0,5 л и там же приводятся данные о том, что во время эксперимента насекомым давали корм с водой в виде 0,5 х 0,5 х 0,5-сантиметрового блока, полученного из воды и яблочного сока [14], использование которого в опытах с ними общепринято для данного вида насекомых. Время экспозиции при изучении фумигационных свойств веществ различными авторами выбирается и устанавливается в самом начале экспериментов по-разному: 30 минут [13, 17], 1 час [8, 10] или 24 часа [6, 16]. Однако, некоторыми из немногих исследователей принято во внимание то, что с целью быстрого подавления численности мух на объектах пищевой промышленности необходимо максимально уменьшить период воздействия ЭМ на этих насекомых с 24 часов до 30 минут без потери их эффективности [5], что по нашему мнению оправдано и при применении их в животноводстве, где например, при использовании инсектицидных препаратов на основе эфирных масел или их активных компонентов методом фумигации необходимо эти помещения максимально герметизировать и на этот период времени вероятно освободить их от животных, что при длительной экспозиции препаратами может повлиять на технологические процессы в хозяйстве.

В начале изучения фумигантного действия линалоола на самок и самцов комнатных мух нами были получены первичные результаты, где было выявлено, что гибель насекомых находящихся в контроле в течении 24 часов наблюдений, и вероятно из-за герметично закрытой емкости, достигала 50%. В этих экспериментальных группах с самками мух без воды смертность была более 20% после 13 часов наблюдений, а с водой они выживали 24 часа. Все самцы в контроле без воды выживали до 4 часов наблюдений, а с водой 12 часов. Также, в ходе экспериментов было установлено, что после 60 минут воздействия линалоолом гибель насекомых во всех группах при воздействии дозами 3-100 мкл/л воздуха отсутствовала и достигала максимальной гибели только к 4 часам наблюдений. Таким образом, в ходе всех экспериментов были определены дозы вызывающие от нулевой и до максимальной, 100%-ной гибели насекомых, на основании которых рассчитаны ЛД50 для самок и самцов имаго комнатных мух при воздействии линалоолом за 4, 12 и 24 часа в группах, где были выжившие насекомые в контроле (табл. 1, 2).

Таблица 1 Фумигантная токсичность линалоола против имаго самцов комнатных мух Musca domestica лабораторной популяции

Условия опыта	Время фумигантного воздействия, часов	ЛД50 мкл/л воздуха 95% (ДИ)	Х2	Slope±SE
Без воды	4	11,3047 (4,826-12,3673)	3,434	12,914±5,958
	12	—	—	—
	24	—	—	—
С водой	4	12,3984 (4,811-21,6613)	12,711	2,876±0,55
	12	7,3308 (5,004-10,9217)	5,159	2,725±0,565
	24	—	—	—

Таблица 2 Фумигантная токсичность линалоола против имаго самок комнатных мух Musca domestica лабораторной популяции

Усло­вия опыта	Время фумигантного воздействия, часов	ЛД50 мкл/л воздуха 95% (ДИ)	Х2	Slope±SE
Без воды	4	13,691 (12,8123-14,7921)	1,44	18,020±4,41
	12	13,4351 (12,663-14,3416)	0,813	22,514±5,517
	24	—	—	—
С водой	4	26,6411 (20,7471-34,1648)	0,926	4,651+1,112
	12	14,6261 (10,3402-18,8145)	2,576	4,802+1,328
	24	13,2012 (9,1835-16,9043)	1,559	4,946±1,316

Согласно представленным данным, в группах с насекомыми без воды ЛД50 составила 11,3047 и 13,691 мкл/л воздуха и в группах с водой 12,3984 и 26,6411 мкл/л воздуха для самцов и самок, соответственно, при экспозиции 4 часа, что более чем в 2 раза выше, чем в других исследованиях, где его эффективность против комнатных мух Musca domestica лабораторной популяции ЛД50 составила 4,43 мкл/л воздуха при 24 часовой экспозиции [16]. Также при сопоставлении собственных данных было выявлено, что в группе самок с водой доза линалоола ЛД50 не увеличивается при воздействии им на насекомых в экспозиции с 4 до 24 часов. Таким образом, оптимальное время фумигантного инсектицидного действия линалоолом против имаго самок и самцов комнатных мух лабораторной популяции составило 4 часа. Полученные данные могут иметь практическое применение в условиях животноводства и других учреждениях при истреблении комнатных мух Musca domestica линалоолом и препаратов на его основе.

Статья подготовлена в соответствии с планом НИР по программе фундаментальных научных исследований РАН № 121042000066-6 «Изучение и анализ эпизоотического состояния по болезням инвазионной этиологии сельскохозяйственных и непродуктивных животных, пчел и птиц, изменения видового состава и биоэкологических закономерностей цикла развития паразитов в условиях смещения границ их ареалов».

Список литературы:

1. Давлианидзе, Т. Санитарно-эпидемиологическое значение и резистентность к инсектицидам комнатных мух Musca domestica (аналитический обзор литературы 2000-2021 гг.) / Т. Давлианидзе, О. Еремина // Вестник защиты растений. 2021. № 2. С. 72-86.

2. Acaricidal efficacies of Lippia gracilis essential oil and its phytochemicals against organophosphate-resistant and susceptible strains of Rhipicephalus Boophilus microplus / L. Costa-Junior, R. Miller, P. Alves et al. // Veterinary Parasitology. 2016. 228. Pp. 60-64.

3. Adesanya Adekunle U., Held David W., Liu Nannan. Ontogenesis, sex and tissues of the adult body affect the activity of detoxification enzymes in the Japanese beetle Popillia japonica Newman. Physiological entomology. 2018. Vol. 434. Pp. 306-314.

4. Effect of cadmium on fertility and protective ability of Drosophila melanogaster / H. Hu, W. Fu, H. Yang et al. // Ecotoxicology and environmental safety. 2019. Vol. 171. Pp. 871-877.

5. Efficacy of Essential Oils from Edible Plants as Insecticides Against the House Fly, Musca Domestica L. / S. Palacios, A. Bertoni, Y. Rossi et al. // Molecules. 2009. No. 145. Pp. 1938-1947.

6. El Zayyat E., Soliman M., Elleboudy N. Musca domestica laboratory susceptibility to three ethnobotanical culinary plants // Environmental Science and Pollution Research. 2015. Pp. 15844-15852.

7. Gnankine O., Bassole I. Essential Oils as an Alternative to Pyrethroids’ Resistance against Anopheles Species Complex Giles Diptera: Culicidae // Molecules. 2017. P. 1321.

8. Insecticide properties of the essential oils from haplopappus foliosus and bahia ambrosoides against the house fly, Musca Domestica L. / A. Urzua, R. Santander, J. Echeverria et al. // Journal of the Chilean Chemical Society. 2010. No. 55 (3). Pp. 392-395.

9. Interaction of ROS and behavior pattern in Drosophila melanogaster exposed to fluoride / Khatun S., Mandi M., Rajak P. et al. // Chemosphere. 2018. Vol. 209. Pp. 220-231.

10. Khater H., Geden C. Efficacy and repellency of some essential oils and their blends against larval and adult house flies, Musca domestica L. Diptera: Muscidae // Journal of Vector Ecology. 2019. Pp. 256-263.

11. Kumar N., Sidhu D., Dillon S., Kaur S. Phosphomonoesterase activity in adult life of Coccinella septempunctata L. Coleoptera coccinellidae. Acta Entomologica Jugoslavica. 1986. Vol.221-2). pp.53-58

12. Li Huang J., Yuan J. Status and preliminary mechanism of resistance to insecticides in a field strain of housefly (Musca domestica, L) // Revista Brasileira de Entomologia. 2018. No. 62 (4). Pp. 311-314.

13. Rossi Y., Palacios S. Fumigant toxicity of Citrus sinensis essential oil on Musca domestica L. adults in the absence and presence of a P450 inhibitor // Acta Tropica. 2013. No. 1271. Pp. 33-37.

14. Scharf M., Nguyen S., Song C. Evaluation of volatile low molecular weight insecticides using Drosophila melanogaster as a model // Pest Management Science. 2006. No. 627. Pp. 655-663.

15. Terpenes and terpenoids as main bioactive compounds of essential oils, their roles in human health and potential application as natural food preservatives / R. Sari, A. Astuti, B. Yasir et al. // Food Chem. 2022. No. 13. Pp. 100217.

16. Toxicities of monoterpenes against housefly Musca domestica L. Diptera: Muscidae / Z. Zhang, Y. Xie, Y. Wang et al. // Environmental Science and Pollution Research. 2017. No. 2431. Pp. 24708-24713.

17. Understanding Synergistic Toxicity of Terpenes as Insecticides: Contribution of Metabolic Detoxification in Musca domestica / E. Scalerandi, G. Flores, M. Palaci et al. // Frontiers in Plant Science. 2018. No. 9.

Резюме. Авторами установлено оптимальное время и доза фумигантного инсектицидного действия линалоола в отношении имаго самок и самцов комнатных мух Musca domestica лабораторной популяции в разных режимах по методике определения. Известно, что исследователями для изучения фумигантного инсектицидного действия летучих веществ в том числе эфирных масел растений или их активных компонентов, в отношении имаго комнатных мух Musca domestica используются герметичные емкости 1-1,2 л оснащенные завинчивающейся крышкой с 7 см отрезком хлопчатобумажной пряжи, подвешенным к центру внутренней ее стороны, на которую наносятся изучаемые вещества с исключением контакта насекомых, но при этом не указаны все условия проведения опыта, например содержание насекомых в ходе эксперимента с водой или без воды, с кормом или без. Также изучение фумигантного инсектицидного действия веществ по времени воздействия в методиках по изучению у разных авторов приводятся по-разному: 30 минут, 1 час или 24 часа. Как отмечается некоторыми исследователями, важное значение имеет длительность экспозиции фумигантными веществами, и чем она короче, тем лучше для практического использования рецептур новых препаратов на их основе в пищевой промышленности или в условиях животноводства при борьбе с комнатными мухами, где необходимо быстро улучшить санитарное состояние и не нарушить режимы технологических процессов. В наших исследованиях по изучению инсектицидного фумигантного действия линалоола -растительного терпена в разных режимах воздействия на комнатных мух (с водой и без воды), было выявлено, что в дозах 3-100 мкл/л воздуха гибель у насекомых достигала 100% только к 4 часам его воздействия. При этой же экспозиции (4 часа) в группах с насекомыми без воды ЛД50 составила 11,3047 и 13,691 мкл/л воздуха, а в группах с водой 12,3984 и 26,6411 мкл/л воздуха для самцов и самок соответственно. При сопоставлении всех полученных данных было выявлено, что в группе самок с водой доза линалоола ЛД50 не увеличивается при воздействии им на насекомых в экспозиции с 4 до 24 часов. Таким образом оптимальным эффективным временем фумигантного инсектицидного действия линалоола против комнатных мух Musca domestica составляет 4 часа.

Ключевые слова: животноводство, Musca domestica, лабораторная популяция, фумигантное действие, инсектицидное действие, оптимальный режим, линалоол, растительный терпен, практическое применение.

Сведения об авторах:

Шумилова Полина Андреевна, младший научный сотрудник лаборатории ветеринарных проблем в животноводстве Всероссийского научно-исследовательского института ветеринарной энтомологии и арахнологии - филиала ФГБУН Федерального исследовательского центра Тюменского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук; 625041, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Институтская, 2; e-mail: sirota.polina@gmail.com.

Ответственный за переписку с редакцией: Левченко Михаил Алексеевич, кандидат ветеринарных наук, заведующий лабораторией ветеринарных проблем в животноводстве Всероссийского научно-исследовательского института ветеринарной энтомологии и арахнологии - филиала ФГБУН Федерального исследовательского центра Тюменского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук; 625041, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Институтская, 2; тел.: 8-3452-258558; e-mail: levchenko-m-a@mail.ru.

	Полезные ссылки
Департамент ветеринарии Краснодарского края Ассоциация Практикующих Ветеринарных Врачей