Динамика формирования резистентности к фипронилу у личинок и имаго Musca domestica в лабораторных условиях

УДК 619:615.285
DOI 10.33861/2071-8020-2021-6-34-36

Левченко М.А., Силиванова Е.А., Шумилова П.А., Сенникова Н.А. Всероссийский научно­исследовательский институт ветеринарной энтомологии и арахнологии -
филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки
«Федеральный исследовательский центр Тюменский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук», г. Тюмень

 

Резистентность насекомых к действующим веществам, входящим в состав инсектицидных препаратов, является одной из важных проблем во всем мире. Она возникает по многим причинам, например, в результате кратковременного контак­та с обработанной поверхностью, либо в результате контакта с дозой меньше летальной для насекомого. Также устойчивость может возни­кать в результате ее приобретения от предыдущего поколения и мо­жет вырабатываться на генном уровне. С резистентными насекомы­ми трудно бороться. В условиях производства или бытовых условиях при применении инсектицидного препарата зачастую не учитывается реальная устойчивость к данному веществу, и от этого ситуация по ус­тойчивости у насекомых может еще более усугубиться. Относительно новым инсектицидом, при помощи которого возможно контролиро­вать широкий спектр насекомых, является фипронил [3, 7, 6, 8]. Но и к нему имеется возможность развития устойчивости у насекомых и других членистоногих. Так, например, по литературным данным, есть сведения о перекрестной устойчивости к этому веществу в Тайване у немецких тараканов (Blattodea: Ectobiidae), резистентных к пиретро­идам [4], также она обнаружена у постельного клопа обыкновенного (Hemiptera: Cimicidae) у восьми североамериканских и европейской популяций [2], установлена устойчивость к фипронилу и у иксодовых клещей природной популяции в Турции [5]. Поэтому изучение дина­мики формирования резистентности у насекомых при воздействии на них фипронилом является важной частью в разработке тактики борь­бы с вредителями.

Цель исследований заключалась в изучении динамики формиро­вания резистентности Musca domestica к фипронилу в лабораторных условиях у двух линий при воздействии только на имаго или только на личинок, и определением в каждом случае динамики формирования резистентности и наличия ее трансмиссии между личиночной и има- гинальной стадиями развития.

Материалы и методы исследований. Селекция имаго и личинок Musca domestica растворами фипронила с целью получения резис­тентных линий выполнялась с использованием лабораторной культу­ры комнатной мухи Musca domestica. Окрыленные насекомые со­держались в инсектарии в сетчатых садках (25х25х25 см), личинки в стеклянной (лабораторная линия) и одноразовой посуде (селектиро­ванная линия) 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 су­хие хлебопекарные дрожжи.

Селекцию имаго (далее, Фси) комнатных мух проводили следую­щим образом: в сетчатых садках, методом безальтернативного корм­ления, голодным особям в возрасте 3-5 дней без разделения по полу задавали сахар, пропитанный ацетоновыми растворами фипронила в концентрации 0,001% в 1-11 поколениях и 0,005% в 12-16 поко­лениях, вызывающей 40-60% (в отдельных случаях 70-90%) гибель насекомых. Затем сахар с инсектицидом заменялся на сухое молоко.

Выживших насекомых использовали для получения следующего поко­ления, на котором снова производилось инсектицидное воздействие.

Селекцию личинок (далее, Фсл) комнатных мух проводили следу­ющим образом: воздействовали фипронилом на субстрат (увлажен­ные водой древесные опилки) с личинками путем внесения изготов­ленного из него раствора в 0,001% концентрации в 1-3 поколениях и 0,0005% концентрации в 4-14 поколениях, вызывающей 40-60% гибель насекомых. Для этого предварительно обрабатывался субстрат инсектицидом в объеме 10 мл на 80 г увлажненных опилок, и затем вносились в подготовленную таким образом среду личинки 3 стадии в количестве 100-300 (перед окукливанием). Выживших личинок насекомых использовали для получения следующего поколения, на которых снова производилось инсектицидное воздействие. Культиви­рование чувствительной линии Musca domestica (далее, Л) проводили аналогично без использования инсектицидов.

Уровень чувствительности опытных линий имаго (Фси) и личинок (Фсл) по отдельности в процессе селекции к инсектициду-селектанту (фипронил 98%) определялся через 5-6 поколений у имаго и личинок в каждом случае методом получения показатель резистентности (да­лее, ПР), который высчитывали путем арифметического деления по- лулетальной дозы (СД50) инсектицида для изучаемой линии на СД50 для чувствительной лабораторной линии насекомых. Для опытов ис­пользовались имаго в возрасте 3-5 суток без разделения по полу, а личинки в период третьей стадии (перед окукливанием). Учет гибели имаго и личинок проводили через 24 часа. Полулетальная доза для имаго устанавливалась методом группового скармливания [1] с не­которыми изменениями. Полулетальная доза для личинок устанавли­валась методом обработки субстрата (увлажненные водой отруби) в 100 мл стаканчиках, заполненных на % субстратом (диаметр повер­хности при этом 4 см) при норме внесения 2 л/м2, таким образом объем внесения составлял 2,5 мл на 12,5 см2. Для расчета СД50 использовалась компьютерная программа статистической обработки данных SPSS Statistics 23.

Результаты исследований и их обсуждение. В ходе настоящих лабораторных опытов получено 16 поколений имаго и равное ко­личество поколений личинок селектированных фиронилом линий. При определении чувствительности к фипронилу у имаго и личинок лабораторной и селектируемой фипронилом линии имаго (Фси) в 16 поколении ПР составил у имаго 9,64 (табл. 1) и у личинок 0,05 (табл. 2). Результаты определения уровня чувствительности имаго и личинок к инсектициду-селектанту при селекции личинок фипронилом (Фсл) представлены в таблицах 3 и 4, по данным которых видно, что в 16 поколении ПР у имаго составил 3,88, а у личинок 0,006.

Таким образом, в Фси в 16 поколении произошло изменение чувст­вительности: понижение ее в 9,64 раза и повышение в 20 раз у имаго и личинок, соответственно. А в Фсл в этом же поколении понижение уровня чувствительности к фипронилу в 3,88 раза возникло у имаго, а у личинок произошло ее повышение в 166 раз.

Таблица 1 Селекция имаго фипронилом: чувствительность имаго лабораторной (Л) и селектированной фипронилом линий (Фси) Musca domestica к пяти инсектицидам

Линия	ЛД50 (95% доверительный интервал), %	ПР
Л	0,00025 (0,0002х0,0003)
Фси-3,4	0,00027 (0,0001x0,00033)	1,08
Фси-10	0,000181(0,000149х0,000226)	0,7
Фси-16	0,00241(0,00183x0,00293)	9,64

Таблица 2 Селекция имаго фипронилом: чувствительность личинок лабораторной (Л) и селектированной фипронилом линий (Фси) Musca domestica к пяти инсектицидам

Линия	ЛД50 (95% доверительный интервал), %	ПР
Л	0,1639 (0,0773x0,2656)
Фси-5	0,0826 (0,058x0,1224)	0,5
Фси-10	0,003504(0,001128x0,000883)	0,02
Фси-16	0,00857(0,00514x0,0134)	0,05

Таблица 3 Селекция личинок фипронилом: чувствительность имаго лабораторной (Л) и селектированной фипронилом линий (Фсл) Musca domestica к фипронилу

Линия	ЛД50 (95% доверительный интервал), %	ПР
Л	0,00025 (0,0002x0,0003)
Фсл -5	0,000408(0,000199x0,000702)	1,6
Фсл - 10	0,000324(0,000131x0,000831)	1,2
Фсл - 16	0,00097(0,000475x0,00187)	3,88

Таблица 4 Селекция личинок фипронилом: чувствительность личинок лабораторной (Л) и селектированной фипронилом линий (Фсл) Musca domestica к фипронилу

Линия	ЛД50 (95% доверительный интервал), %	ПР
Л	0,1639 (0,0773x0,2656)
Ф5сл	0,0058(0,00373x0,00916)	0,035
Ф10сл	0,00618(0,001131x0,01746)	0,037
Ф16сл	0,001129(0,000466x0,00259)	0,006

Заключение. Результаты проведенных опытов показывают, что к 16 поколению при селекции фипронилом имаго (Фси) и личинок (Фсл) Musca domestica в отдельности у имаго и личинок происходят разно­направленные изменения чувствительности к фипронилу. Так, у имаго отмечено формирование резистентности к фипронилу (то есть сниже­ние чувствительности) без признаков ее трансмиссии на личиночную стадию, в то время как у личинок выявлено повышение чувствитель­ности к нему. При этом, обнаруженные изменения чувствительности к фипронилу не зависели от того, на какой стадии жизненного цикла (личиночной или имагинальной) оказывалось воздействие инсектици­дом. Необходимо продолжить исследования по изучению динамики формирования резистентности при воздействии фипронилом на има­го и личинок Musca domestica в отдельности.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-016-00059.

Список литературы:

1. Ибрагимхалилова И.В., Еремина О.Ю. Разработка метода оценки отрав­ленных приманок и сравнение контактного и кишечного действия инсектици­дов на примере комнатной мухи Musca domestica// Агрохимия. 2007. № 12. С. 56-62.
2. Gonzalez-Morales M.A., DeVries Z., Sierras A., Santangelo R.G., Kakumanu M.L., Schal C. Resistance to Fipronil in the Common Bed Bug (Hemiptera: Cimicidae)// Journal of medical entomology. 2021. Vol. 58 (4). P. 1798-1807 (doi: 10.1093/jme/tjab040 2021).
3. Gunasekara A.S., Truong T., Goh K.S., Spurlock F., Tjeerdema R.S. Environmental fate and toxicology of fipronil// Journal of Pesticide Science. 2007. Vol. 32 (3). P. 189-199 (doi: 10.1584/jpestics.r07-02).
4. Hu I.H., Tzeng H.Y., Chen M.E., Lee C.Y., Neoh K.B. Association of CYP4G19 Expression with gel bait performance in pyrethroid-resistant german cockroaches (Blattodea: Ectobiidae) from Taiwan// Journal оf Economic Entomology. 2021. Vol. 114 (4). P. 1764-1770 (doi: 10.1093/jee/toab104 2021).
5. Koc S., Aydin L., Cetin H. The first study on fipronil, chlorpyrifos-methyl and permethrin resistance in Rhipicephalus sanguineus sensu lato ticks from Turkey// International Journal оf Tropical Insect Science. 2021 (doi: 10.1007/s42690-021- 00578-5 JUN 2021).
6. Kumar S., Sharma A.K., Nagar G., Ghosh S. Determination and establishment of discriminating concentrations of malathion, coumaphos, fenvalerate and fipronil for monitoring acaricide resistance in ticks infesting animals// Ticks and Tick-Borne Diseases. 2015. Vol. 6 (3). P. 383-387 (doi: 10.1016/j.ttbdis.2015.03.003).
7. Rajonhson D.M., Miarinjara A., Rahelinirina S., Rajerison M., Boyer S. Effectiveness of Fipronil as a Systemic Control Agent Against Xenopsylla cheopis(Siphonaptera: Pulicidae) in Madagascar// Journal of Medical Entomology. 2017. Vol. 54 (2). P. 411-417 (doi:10.1093/jme/tjw200).
8. Xiao C., Luan S., Xu Z., Lang J., Rao W., Huang Q. Tolerance potential of Chilo suppressalis larvae to fipronil exposure via the modulation of detoxification and GABA responses// Journal of Asia-Pacific Entomology. 2017. Vol. 20 (4). P. 1287­1293 (doi:10.1016/j.aspen.2017.09.013).

Резюме. Развитие резистентности к фипронилу у насекомых и других чле­нистоногих наблюдается на многих континентах земного шара. Среди насеко­мых с разным уровнем устойчивости к данному инсектициду отмечаются попу­ляции таких вредителей как постельные клопы, тараканы и иксодовые клещи. Причины формирования инсектицидной устойчивости могут быть разными. Например, неправильное разведение препарата перед обработкой против вредителей или использование средств без изучения уровня резистентности на объекте, может привести к выживанию части популяции насекомых, и в результате происходит развитие устойчивости, в том числе на генном уровне. Поэтому изучение динамики формирования резистентности к фипронилу, в том числе у Musca domestica, при воздействии только на имаго или только на ли­чинок и оценка в каждом случае возможной трансмиссии устойчивости между личиночной и имагинальной стадиями даст необходимую информацию для вы­работки тактики борьбы с данными насекомыми. В представленной работе с целью получения резистентных линий M. domestica воздействовали растворами фипронила на имаго и личинок в отдельности на протяжении 16 поколений в концентрациях, обеспечивающих 40-60%, а в отдельных случаях до 90% гибель насекомых. Каждые 5-6 поколений оценивали изменение чувствительности к данному инсектициду по показателю резистентности. По результатам опытов ус­тановлено, что в селектированной фипронилом линии имаго в 16-м поколении произошло изменение чувствительности: понижение ее в 9,64 раза у имаго и повышение в 20 раз у личинок. А в селекции личинок в этом же поколении по­нижение уровня чувствительности к фипронилу в 3,88 раза возникло у имаго, а у личинок произошло ее повышение в 166 раз.

Ключевые слова: фипронил, инсектицид, Musca domestica, селекция, ли­чинки, имаго, полулетальная доза, формирование резистентности, трансмис­сия, лабораторные условия.

Сведения об авторах:

Силиванова Елена Анатольевна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории ветеринарных проблем в животноводстве Всероссийского научно-исследовательского института ветеринарной энто­мологии и арахнологии - филиала ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Тюменского научного центра Сибирского отделения Российской акаде­мии наук»; 625041, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Институтская, 2; e-mail: 11eas@vniivea.ru, sylivanovaea@mail.ru.

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

Сенникова Наталья Александровна, лаборант лаборатории ветеринарных проблем в животноводстве Всероссийского научно-исследовательского инсти­тута ветеринарной энтомологии и арахнологии - филиала ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Тюменского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук»; 625041, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Инсти­тутская, 2; e-mail: natalya-sennikova@bk.ru.

Сведения об авторе: Левченко Михаил Алексеевич, кандидат ветери­нарных наук, заведующий лабораторией ветеринарных проблем в жи­вотноводстве Всероссийского научно-исследовательского института ве­теринарной энтомологии и арахнологии - филиала ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Тюменский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»; 625041, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Ин­ститутская, 2; тел.: 8-3452-258558; e-mail: levchenko-m-a@mail.ru - ответст­венный за переписку с редакцией.