مقالات علمی و اجتماعی

مقالات علمی کشاورزی و منطقه ای

نماتدهای بیماریزای حشرات

مزایا:

1.        اختصاصی عمل کرده و تاثیر کمتری روی گونه های غیر هدف دارند.

2.        برای مهره داران و گیاهان بی ضرر می باشند.

3.        باقیمانده سمی در محصولات کشاورزی ایجاد نمی کنند.

4.        اثرات سوء زیست محیطی کمتری در بر دارد

5.        عدم طغیان آفات ثانوی .

6.        سازگاری با بسیاری از آفت کشهای شیمیایی، پارازیتوییدها، پرداتورها و سایر عوامل بیماری زا.

7.        دربرخی ازموارد، با استقرار عامل پاتوژن، امکان کنترل بیولوژیک کلاسیک فراهم می شود.

8.        سازگاری به اعمال تغییرات ژنتیکی با روش های بیوتکنولوژی.

 

معایب:

1. اختصاصی عمل کرده و برای کنترل سایر گونه های آفت نیاز به اجرای عملیات جدا گانه میباشد.

2. برخی فرآورده های آن ها در موجودات زنده غیر هدف تاثیر سوء ایجاد می کند.

3. اثر آنها بطئی بوده و در زمان طولانی تری نتیجه اثر آنها مشخص می گردد.

4. در برخی موارد امکان رساندن آنها به حشرات هدف و انتقال عامل پاتوژن به داخل بدن حشره آفت مشکل میباشد.

5. در برابر شرایط نامساعد محیطی حساس بوده ،غیر فعال شده و یا از بین می روند.

6. پرورش و تولید انبوه آن ها توام با هزینه زیاد و یا نیاز به انگل اجباری دلرند.

7. در برخی از موارد ممکن است با ایجاد جهش، به عوامل بیماری زای خطرناک محیطی تبدیل شوند.

 

نماتد های بیماریزای حشرات، موحودات ریز بدون بندی هستند که در کود ها و مواد پوسیده داخل خاک آزادانه زندگی می کنند و در تعقیب شکار خود پیشتاز می باشند. بر خلاف نماتد های انگل گیاهان، این گونه های بیماریزای حشرات در لوله گوارش خود دارای باکتری های همزیست می باشند که عامل کشتار در بروز عفونت خونی[2] نماتدی محسوب می شوند (گروال و همکاران2008)[3].خاک یکی از محیط های مشکل جهت نیل به کنترل بیولوژیک مطلوب آفات است، اما نماتد ها با خاک سازگار شده اند  به عنوان عوامل کنترل بیولوژیک سیل آسا در برابر تعدادی از آفات خاکزی مؤثر می­باشند. انها همچنین در برابر تعدادی از افات که در زیستگاه های مخفی واقع شده اند مؤثر می­باشند (کایا و همکاران2003)[4]. ارزش طبیعی نماتد ها-  به معنی خدماتی که در تنظیم جمعیت آفات فراهم می کنند- اغلب برآورد نمی شود اما ممکن است قابل توجه باشد. میزان مرگ و میر حشرات که بوسیله نماتد های بیماریزای حشرات ایجاد می شود بین 8-71 درصد گزارش شده است. (گروال و همکاران2008).

شكل شناسي:

بالغين داراي سر كوتاه جهت گردش آسان سر،‌شش لب كه با يكديگر تركيب شده اند اما رأس آنها مشخص است و روي هركدام يك پاپيل وجود دارد. چهار پاپیل سری وجود دارد. آمفید ها کوچک، شکاف دهان کوتاه و عریض با دیواره اسکلروتیزه شده غیر مشخص است. حلقه عصبی، ایستموس یا بخش درونی حباب انتهایی را احاطه می کند. منفذ دفعی مشخص. ماده ها دارای یک جفت تخمدان که به صورت وارونه قرار گرفته اند. واژن کوتاه و ماهیچه ای، منفذ تناسلی درنزدیکی نیمه بدن قرار گرفته، فاقد یا دارای لبه های برجسته.

نر ها Monorchic ، بیضه ها برجسته، اسپیکول ها یک جفت هم اندازه و متقارن، دارای گوبرناکولوم، دارای یک پاپیل در نیمه پشتی و 10-14 جفت پاپیل تناسلی که 7-10 جفت آن قبل از کلواک قرار گرفته اند. دم گرد، پنجه ای یا نوک تیز.

لارو سن سه با منفذ دهانی متلاشی شده، کوتیکول حلقوی، بخش جانبی دارای 6-8 برآمدگی، مری و بخش های درونی دستگاه گوارش از بین رفته، در ابتدای روده کیسه های باکتریایی ویژه ای با شکل های مختلف قرار گرفته. منفذ دفعی بصورت مشخص  در جلوی حلقه عصبی. دم مخروطی یا نخ مانند دارای پروتئین های شفاف متنوع. فاسمید ها بصورت برجسته و یا غیر برجسته و نامشخص وجود دارد.

شکل 1: خانواده Steinernematidae . A-D: ماده های نسل اول: A: تصویر میکروسکوپ الکترونی نشان دهنده منفذ دهان، پاپیل های سری و لبی؛ :B برآمدگی لبه واژن(از پهلو)؛ :C برآمدگی های مختصر لبه واژن(از پهلو)؛ :D اپیپتیگما؛:E  دم(از پهلو)  H-Fنر های نسل اول::F دم(از پهلو)پیکان نشان دهنده پاپیل شکمی؛:G  تصویر میکروسکوپ الکترونی دم(از پهلو)نشان دهنده پاپیل های پیش کلواکی، کلواکی و پس کلوآکی؛:H  تیزی انتهای دم از پهلو  M-Iلارو های بیمارگر سن سوم:  :Iبخش قدامی و منفذ دفعی؛  :Jکیسه حاوی باکتری، پیکان نشان دهنده انبوهی از سلول های باکتری؛ K,Lخطوط و نقش های بخش پهلویی با (K)8 و(L) 6 لبه؛  :Mدم (از پهلو) پیکان نشان دهنده پروتئین هیالین

بیولوژی و رفتار شناسی

نماتد های بیماریزای خانواده Steinernematidae پاتوژن های کشنده حشرات می باشند. این بیمارگر ها در تنظیم طبیعی جمعیت حشرات شرکت می کنند و جالب اینکه به عنوان عوامل کنترل بیولوژیک، بصورت سیل آسا به کار برده می شوند. موفقیت آنها دراین نقش می تواند به همکاری بی­نظیر بین نماتد های بیمارگر میزبان و باکتری های بیماریزای کشنده حشرات نسبت داده شود.

Steinernematidae و Heterorhabditidae و باکتری های همزیست خودXenorhabdus و Photorhabdus  به دلیل پتانسیل کنترل بیولوژیکشان توجه قابل ملاحظه ای را بیش از دهه های گذشته دریافت کرده اند..

Steinernematidae دارای یک مرحله زندگی آزاد به نام لارو بیمارگر (IJ)[5] می باشد که در دستگاه گوارش خود باکتری های جنس Xenorhabdus را حمل می کند. در هنگام رویارویی با حشره مناسب IJ از طریق روزنه های طبیعی بدن(دهان، مخرج یا اسپیراکل ها) وارد شده و درون همولنف میزبان می شوند. بعضی از گونه ها همچنین ممکن است به غشای بین حلقه ای کوتیکول میزبان نفوذ کنند. در همولنف، IJ سلول های محتوی باکتری های همزیست را از روده خود آزاد کرده و باکتری ها در محیط مغذی همولنف تکثیر می شوند. مرگ حشرات بصورت طبیعی پس از 24-48 ساعت اتفاق میافتد.  IJ سپس از مرحله استراحتی خود خارج شده و از باکتری های تکثیر یافته و بافت های لیز شده میزبان تغذیه می کنند. لارو ها پس از 4-5 مرحله پوست اندازی بالغ شده و تولید مثل می­نمایند(گروال و همکاران 2008) تولید مثل نماتد ها بیش از 2-3 نسل ادامه می یابد تا مواد غذایی لارو مرده خراب شده و در نتیجه آن رشد بالغین کاهش می یابد و لارو ها انباشته می شوند. این مراحل عفونت زای فاقد تغذیه در خاک بالغ شده، جایی که ممکن است چندین ماه در غیاب میزبان مناسب زنده بمانند(بورنل و استوک2000)[6].


 Steinernematidae و Heterorhabditidae در تولید مثل با یکدیگر اختلاف دارند. در Heterorhabditids نسل اول شامل افراد هرمافرودیت خود بارور است و در نسل بعد نرها و ماده ها و افراد هرمافرودیت تولید میشوند، اما در Steinernematids همه نسل ها بوسیله تولید مثل جنسی تولید می شوند. اخیراً یک گونه از Steinernema sp. یافت شده که از حالت طبیعی فاصله گرفته است. در این گونه اکثر افراد هرمافرودیت و خود بارورند در حالی که بخش کوچکی از هر نسل را افراد نر تشکیل می دهند. بنابراین Heterorhabditids و یک گونه از Steinernematids در زمانی که فقط یک IJ در میزبان وجود دارد تکثیر یابند در حالی که اکثر Steinernematidsحداقل به دو فرد در میزبان جهت تکثیر نیازمندند.

نتاج حاصل از ماده های نسل دوم

 

نتاج حاصل از ماده های نسل سوم


 در ابتدا میزان تخم های گذاشته در میزبان متوسط هستند. در ماده های قدیمی و هرمافرودیت ها تخم ها در بدن ماده تفریخ شده و لارو ها جهت رشد و پرورش از بدن مادر تغذیه می کنند که به این عمل مادر کشی می گویند. نتیجه­ی مصرف بافت های والدین به عنوان غذا، تبدیل کارامد بافت های میزبان به توده IJ می باشد. لارو ها با غذای کافی فراهم شده رشد کرده و بالغ می شوند در حالی که رشد و تکامل آنها درشرایط ازدحام یافته و با منابع غذایی محدود متوقف شده و بصورت لارو سن سوم باقی می مانند. صد ها از هزاران  IJ ممکن است در میزبان های بزرگتر پرورش یابند. سپس آنها پس از چند روز تا چند هفته از لاشه حشرات خارج شده و به جستجوی میزبان های جدید می پردازند.

پدیده مادر کشی برگرفته از کتاب نماتد ها به عنوان عوامل کنترل بیولوژیک( گروال و همکاران2008)

 

رفتار لارو های بیمارگر

لارو های سن سوم از نظر مرفولوژی، فیزیولوژی و رفتاری با نقش خود در انتقال سازگار شده اند و به عنوان یک جزء از آفت کش های بیولوژیک مورد توجه قرار گرفته اند. درک و فهم کامل مواد مورد استفاده جهت پیش بینی اثر هر نوع از تولیدات در مدیریت آفات ضروری است. به عنوان مثال نماتد­های بیماریزای حشرات (EPNs)  موجوداتی فعال اند که به جستجوی میزبان پرداخته و آنها را بیمار می کنند و نیز بعضی میزبان هارا به دیگران ترجیح می دهند. IJs دارای یک جفت اندام حسی به نام آمفید می باشند که در یافتن میزبان نقش به سزایی دارد.

جهت نیل به کنترل مطلوب میزبان، پارازیت و میزبان باید در یک مکان بصورت همزمان حضور داشته باشند. موقعیت IJs بوسیله شیوه به کاربردن آنها و پراکنش آنها پس از کاربرد تعیین می شود. استعداد ها و رفتار های پراکنش EPNs در بین گونه ها، نژاد ها و حتی افراد بوجود آمده از یک آلودگی با یکدیگر متفاوت است. EPNs پس از کاربرد پراکنش افقی و عمودی دارند که بوسیله مطالعات آزمایشگاهی و مزرعه ای جهت اندازه گیری حرکت آنها در محیط های مختلف و توزیع جمعیت آنها تعیین می شود. به عنوان مثال S. carpocapsae در پروفیل خاک به سمت بالا حرکت می کند اما S. glaseri و H. bacteriophora به سمت پایین حرکت می کنند. کوپن هوفر و کایا 1996 پیشنهاد کردند که الگو های متفاوت توزیع ممکن است به بعضی گونه ها نظیر S. carpocapsae و S. glaseri اجازه دهد که با یکدیگر بدون رقابت برای میزبان های مشابه زندگی کنند. در مطالعات توزیع افقی  مشخص شده است که گونه های Steinernema نسبت به Heterorhabdita در سطوح بالا تر خاک قرار می گیرند.

توزیع و پراکنش میزبان، رفتار نماتد و فاکتور های خاک همگی در توزیع فضایی نماتد ها شرکت دارند.

در S. glaseri نرها زود تر از ماده ها ظاهر می شوند بنابراین نسبت به یافتن علائم میزبان در مقایسه با ماده ها حساس ترند. اما در S. carpocapsaeو S. feltiae اینگونه نیست و نر ها زود تر ظاهر نمی شوند. در بعضی گونه ها نر ها نسبت به علائم میزبان حساس تر از ماده ها هستند و بنابراین سریع تر از ماده ها به سمت میزبان جلب میشوند. این یافته ها سبب بوجود آمدن فرضیه"کلنی سازی نر ها" گردید که بیان می کند نرها قبل از ماده ها آلودگی را شروع می کنند.

استراتژی غذایابی

درک رفتار غذایابی جهت پیش بینی دقیق کارایی نماتد ها ضروری است زیرا نوع غذایابی، محل استقرار نماتد ها و میزبان های ترجیحی آنها را مشخص می کند. رفتار غذایابی در بین گونه ها تفاوت قابل ملاحظه ای دارد. مسیری که نماتد ها برای میزبان جستجو می کنند اثر مستقیمی روی کارایی آنها دارد زیرا نماتد های متحرک به یافتن میزبان های ساکن تمایل دارند. از گونه های EPNs تجاری و در دسترس، S. carpocapsae و S. scapterisci از مهمترین نماتد های کمین کننده اند و ممکن است ساعت ها برای میزبان در کمین بنشینند (گروال و همکاران2008).
تنوع و پراکنش جغرافیایی

در جنس Steinernema، گونه های S. feltiae  و S. carpocapsae گسترش جهانی دارند اما سایر گونه های Steinernema به نظر می رسد که توزیع جغرافیایی محدود تری دارند و حضور آنها تنها در سطوح اقلیمی و طبیعی گزارش شده است. برسی هایی جهت ترجیح زیستگاهی EPNs صورت گرفته و چندین محقق مشاهده کردند که بعضی گونه های Steinernema با نوع خاصی از زیستگاه ارتباط دارند. به عنوان مثال S. feltiae و S. intermedium و S. affine  عمدتاً در چمن زار ها مشاهده شده اند. در مقابل بنظر می رسد که گونه های دیگر Steinernema طیف زیستگاه وسیع تری دارند. مثلاً S. kraussei در جنگل های خزان کننده و نیز در جنگل های همیشه سبز (سوزنی برگان) یافت می شود. ترجیح زیستگاه ممکن است به خاطر توزیع میزبان مناسب و یا نیاز های فیزیولوژی و رفتاری که محتاج نیچ های ویژه است، باشد (برونل و استوک2000).


باکتری های همزیست نماتد ها

اطلاع از باکتری های همزیست نماتد ها جهت درک بیماریزایی آنها روی حشرات هدف بسیار ضروری است و نیز جهت تولید انبوه موفق، بنیادی می باشد. نماتد و باکتری از این ارتباط سود می برند. باکتری ها به طور عمده مسئول مرگ سریع حشرات اند، آنها یک منبع غذایی مناسب برای رشد وتولید مثل نماتد فراهم می کنند، همچنین رقابت موجودات را بوسیله تولید آنتی بیوتیک ها کاهش می دهند. نماتد ها از باکتری ها در محیط بیرون حفاظت کرده و آنها را به هموسل حشره منتقل می­کنند و در بعضی همزیستی ها مانع پاسخ دفاعی حشره می شوند. اثر متقابل نماتد-باکتری اجباری نیست و هر یک میتواند به تنهایی تکثیر یابد اما در زمان همزیستی، کارایی بیشتری دارند.

تناقض از "استقلال " و "کارایی زیاد" یکی  از جنبه های جالب توجه در این رابطه است. موجودات همزیست دو نیچ اکولوژیکی متفاوت در چرخه زندگی اشغال می­کنند و بنابراین نماتد ها در دو سطح اثر دارند: اولی مرحله تغذیه ای است، جایی که باکتری ها در آن نگهداری شده اند و با اندام های درونی لارو ها در ارتباطند و ظاهراً تکثیر نمی شوند. Xenorhabdus در وزیکول های ویژه ای در روده Steinernematids قرار گرفته است.

مرحله دوم، مرحله رویشی است. باکتری ها به سیستم دفاعی حشره میزبان غلبه کرده و بصورت نامحدود درون حشره آلوده تکثیر می یابند.

باکتری های همزیست نماتد ها گرم منفی، غیر هوازی و میله ای و همگی متعلق به خانواده Enterobacteriaceae می باشند. رابطه تنگاتنگی بین تاکسونومی گونه های همزیست و میزبان های نماتدی آنها وجود دارد. در مجموع برای هر گونه از نماتد ها ارتباط ویژه ای با گونه یا زیر گونه باکتری ها وجود دارد، اگرچه بعضی گونه های نماتد از یک گونه باکتری سهم می برند. به عنوان مثال Xenorhabdus bovienii  با چهار گونه از نماتد های Steinernema همزیست است در حالی که   X. poinarii با دوگونه همزیست است (گروال و همکاران2008).


رابطه همزیستی و بیماریزایی

Sudhaus و Schulte در 1988 آن دسته از نماتد های پارازیت Rhabditid را که با بی مهرگان خاکزی مرتبط اند، Necromenic نامیدند. نماتد های Necromenic از منافذ بدن میزبان به آن وارد می شوند یا توسط آن خورده می شوند. لارو های سن سوم در میزبان بصورت ساکن باقی می­مانند تا سر انجام میزبان بمیرد و بدن آن مورد حمله باکتری های ساپروفیت قرار بگیرد. سپس نماتد ها رشد و توسعه و تولید مثل خود را روی باکتری های همزیست و لاشه میزبان از سر می گیرد(بورنل و استوک2000).  مراحل بیماریزایی به ویژگی های هر یک از سه همراه (نماتد، باکتری و میزبان) بستگی دارد. این ارتباط بوسیله مقاومت حشره( شامل دفاع سلولی و خونی) و نیز فاکتور های سمی باکتری و عملکرد نماتد بصورت جدا یا همراه با یکدیگر جهت غلبه به سیستم دفاعی میزبان تأثیر می پذیرد. بیماریزایی ارزیابی شده بوسیله تزریق درون هموسل حشره، بین حشرات مختلف متفاوت است. همچنین تفاوت های بیماریزایی در بین گونه های باکتریایی بصورت اختصاصی در لارو پروانه مومخوار Galleria mellonella  نیز گزارش شده است(گروال و همکاران2008). زمانی که باکتری های همزیست بوسیله نماتد ها به درون همولنف حشره آزاد شد، سلول باکتری رشد و تکثیر خود را آغاز کرده و سبب مسمومیت خونی یا عفونت خونی (بسته به حساسیت میزبان و نژاد باکتری) و به دنبال آن مرگ حشره می شود. بعضی از نژاد های باکتری بسیار سمی اند و تزریق ده سلول از آن به حشره حساس مثل G. melonella می تواند سبب مرگ آن شود. باکتری ها هنگامی که در محیط مایع پرورش می یابند، سم بسیار قوی به درون محیط آزاد می کنند. هنگامی که باکتری ها در چرخه زندگی خود وارد فاز استراحت و سکون می شوند، لیپاز، پروتئاز و چندین نوع آنتی بیوتیک ضد قارچ و ضد باکتری ترشح می کنند. احتمالاً این آنزیم ها درشکستن و نابود کردن بافت های حشره نقش دارند تا در نتیجه آن محیط غذایی غنی برای رشد نماتد ها فراهم شود.

لاشه حشره به سرعت جمعیت نماتد و باکتری ها را در بر می گیرد اما به دلیل آنتی بیوتیک های باکتری ها، شکل خود را حفظ کرده و فاسد نمی شود. جاروز 1996 سطوح نسبتاً پایینی از آنتی بیوتیک ها را در لاشه G. melonella آلوده شده بوسیله S. carpocapsae پیدا کرد و نتیجه گرفت که کمبود آلودگی لاشه حشره به دلیل توانایی باکتری های همزیست در رقابت با میکروفلور طبیعی روده میزبان ایجاد شده است. از آنجایی که اکثر ترکیبات باکتریایی EPNs برای طیف وسیعی از راسته های حشرات بیماری زایند و نوع واکنش های دفاعی سلولی و خونی میزبان ها تفاوت زیادی با یکدیگر دارد، این احتمال وجود دارد که باکتری ها و نماتد ها استراتژی های بیماریزایی متفاوتی دارند. اگرچه استراتژی های سمی توجه کمی را  نسبت به باکتری ها دریافت کرده اند، مشهود است که لارو های S. carpocapsae و H. bacteriophora پروتئاز ترشح می کنند که سبب نابود کردن فاکتور های ضد باکتریایی واکسینه کننده لارو G. melonella می شود. گوگلر و وانگ(1999)[7] مشاهده کردند که نماتد S. glaseri دارای مکانیسم هایی جهت گذر از انکپسوله شدن در لارو سوسک ژاپنی Popillia japonica می باشد. آزمایشات نشان داد که S. glaseri نه تنها از انکپسوله شدن بوسیله میزبان دوری می کند بلکه از نماتد های تزریق شده مرده نیز حفاظت می کنند.بررسی های دقیق تر نشان داد که سطح بدن نماتد ها دارای پروتئین هایی از جمله SCP3a است و این پروتئین ها سیستم ایمنی میزبان را مختل کرده و نماتد ها را از انکپسوله شدن و بصورت مشابه ترشحات باکتریایی را از فاگوسیتوز حفظ می کنند.

 اهمیت برهم­کنش های همزیستی در پروسه های بیماریزایی بطور آشکار در ترکیب S. glaseri/X. poinarii دیده می شود. زمانی که G. melonella بوسیله S. glaseri  عاری از باکتری[8] یا 1150 سلول   X. poinariiآلوده شد، لارو ها زنده ماندند اما تزریق همزمان 115 X. poinarii و یک لارو S. glaseri ، 75% لارو ها را کشت(برونل و استوک2000). عموماً گونه هایSteinernama در غیاب باکتری همزیست یا توان بروز بیماری ندارند یا اینکه این توان کم است. اساساً شروع بیماریزایی با باکتری است و نماتد از توده باکتری و بافتهای لیز شده حشره تغذیه مینماید ولی مرگ حشره فرایندی است که به حضور توأم دو همزیست وابستگی زیادی دارد (گروال و همکاران2008).

 Photorhabdus و Xenorhabdus به دو شکل فنوتیپی وجود دارند. سلول های فاز I بزرگتر از سلول های فاز II اند و آنزیم ها، سموم و آنتی بیوتیک های بیشتری نسبت به فاز II تولید می کنند. گرچه لارو نماتد ها تنها سلول های فاز I را ذخیره و حمل می کنند. سلول های فاز I در وزیکول های کروی درون روده Steinernematids نگهداری می شوند. نقش سلول های فاز II تعدیل کردن فعالیت های هسته است و مکانیسم های مولکولی مسئول این پدیده می باشند. تا کنون گزارشی از وجود Xenorhabdus در خاک بدست نیامده است و این بدان معناست که این باکتری ها نمی­توانند آزادانه و بدون نماتدهای همزیست خود در خاک وجود داشته باشند (برونل و استوک2000).

میزبان ها

نماتد ها دارای طیف گسترده ای از میزبان ها می­باشند و افات مختلفی را از راسته های گوناگون نظیر دوبالان، بال پولک داران، سخت بالپوشان، بال غشائیان، بال ریشک داران، سوسری ها، موریانه ها و ...کنترل می­نمایند. به این دلیل توسط محققیق زیادی مورد توجه قرار گرفتند. از مهمترین موارد موفقیت آمیز کاربرد نماتده، ورود و رهاسازی-کنترل بیولوژیک کلاسیک- آنها در چمن زار های فلوریدا جهت کنترل آبدزدک ها بوده است.کاربرد نماتد Steinernema scapterisci عله آبدزدک ها در سال اول 85% و در سال دوم 95% این آفت را کنترل کرد و در سال های پس از آن جمعیت آفت در حدود 5% باقی ماند.(گرول و اسمارت 1994)[9]در تحقیقات انجام شده که توسط پالیوس و همکاران( 2008)[10]صورت گرفت، لارو سوک ارد ribolium castaneum توسط S . feltiae 79 -100%  و حشره بالغ حداکثر 66% و بید غلات Plodia interpunctella   52-69%  کنترل شد.

در مطالعه دیگری توسط کامپبل و همکاران[11](2007) Steinernema riobrave کلیه مراحل(لارو، شفیره و حشره کامل)  سوسک آردTribolium castaneum را 42% و بید غلات Plodia interpunctella را 27% کنترل کرد. مرحله لاروی حساس ترین مرحله بود  و در سوسک آرد 80%  و در بید غلات 99%مرگ و میر داشت.

اهلرز و همکاران (2006)[12] اثر  Steinernam sp.را روی لارو های نئونات مگس چمن Tipula paludosa بررسی کردند.  S. carpocapsaeبیش از 80% و  S. feltiaeکمتر از 50% آفت مذکور را کنترل کرد.

اهلرز و همکاران (2005)  S. carpocapsae را علیه شب پره پشت الماسی Plutella xylostella بررسی کرده و نتایج قابل قبولی بدست آوردند.

لیسی و همکاران (2003)[13] حساسیت مراحل لاروی، شفیرگی و حشره کامل مگس گیلاس غربی Rhagoletis indifferens را در برابر سه نماتد از جنس Steinernema بررسی کردند مرگ و میر آفت در آزمایشگاه طیفی از 62 تا 10% داشت. S. feltiae و S. carpocapsae اثر مشابهی روی لارو ها داشتند اما S. intermedium نسبت به دو گونه قبل اثر کمتری داشت. در آزمایشات مزرعه ای S. feltiae و S. carpocapsae بطور مشابه روی لارو ها و حشرات بالغ مؤثر بودند اما شفیره ها آلوده نشدند.

لیسی و همکاران(2001)اثر رطوبت و محل قرارگیری شفیره ها را در کارایی Steinernema carpocapsae علیه کرم سیبCydia pomonella بررسی کردند و نتیجه گرفتند که آبیاری قبل و پس از کاربرد نماتد سبب کنترل حدود 100% آفت می شود. همچنین لارو ها در پیله های آشکار روی تنه درخت تا حدود 86% به نماتد آلوده شدند.

آرمیده و همکاران(1383) حساسیت مراحل لاروی، پیش شفیرگی و شفیرگی پروانه برگخوار چغندر قند(Spodoptera exigua) را به نماتد sp. Sreinernema در شرایط آزمایشگاهی روی گیاه چغندر قند بررسی کردند و بیان نمودند که با توجه به حساسیت بالای پیش شفیره های حشره برگخوار چغندر قند، کاربرد نماتد روی این مرحله علاوه بر مرحله لاروی قابل توصیه می باشد.

ابراهیمی و همکاران(1387) واکنش کرم غوزه پنبه Helicoverpa armigera را در برابر غلظت های مختلف دو گونه نماتد انگل حشرات Heterorhabditis bacteriophora و Steinernema feltiae  در شرایط آزمایشگاهی بررسی کردند . در این مطالعه درصد مرگ و میر در بالاترین غلظت برای Steinernema feltiae، 83.33  درصد و برای Heterorhabditis bacteriophora ، 66.7 درصد بدست آمد.

پرویزی(1381) کارایی نماتد های بیماریزای حشرات sp. Sreinernema و Heterorhabditis bacteriophora را در کنترل لارو های پروانه زنبور نمای چوبخوار تنه درختان سیب Synanthedon myopaeformis) مورد بررسی قرار داد و نتیجه گرفت در مدیریت تلفیقی لارو پروانه زنبور نمای چوبخوار تنه درختان سیب می توان از sp. Sreinernema  بهره گرفت.

پرویزی (1380) پس از بررسی بیماریزایی نماتد sp. Sreinernema و Heterorhabditis bacteriophora روی کرم سفید ریشه Polyphylla olivieri مشاهده کرد که H. bacteriophora و sp. Sreinernema با دز 105×5 نماتد در هر متر مربع بطور متوسط و به ترتیب 33.38 و 45.87 درصد لارو های سن سوم کرم سفید ریشه را پارازیته کردند.

پرویزی (1379) جهت بررسی کارایی نماتد های بیماریزای  حشرات در کنترل سوسک کلرادوی سیب زمینی  Leptinotarsa decemlineata آزمایشاتی با دو نماتد Heterorhabditis sp. و sp. Sreinernema انجام داد. نتایج محاسبات آماری نشان داد که نماتد های sp. Sreinernema و Heterorhabditis sp. با دز 160 نماتد در سانتی متر مربع بهترین نتیجه را داده و با این دز به ترتیب 83.75 و 90 درصد لارو ها را پارازیته نمودند.

مزایا و معایب استفاده از نماتد ها

خاک یکی از محیط های مشکل جهت نیل به کنترل بیولوژیک مطلوب آفات است، اما نماتد ها با خاک سازگار شده اند  به عنوان عوامل کنترل بیولوژیک سیل آسا در برابر تعدادی از آفات خاکزی مؤثر می­باشند. انها همچنین در برابر تعدادی از افات که در زیستگاه های مخفی واقع شده اند مؤثر می­باشند. از دیگر دلایلی که آنها به عنوان عوامل کنترل بیولوژیک مورد توجه قرار گرفته اند: دامنه میزبانی وسیع، توانایی کشتن میزبان در مدت 48 ساعت، امکان پرورش در محیط های غذلیی مصنوعی، امکان نگهداری در انبار با حفظ خاصیت آلوده سازی، عدم مقاومت در میزبان و بی ضرر بودن احتمالی برای محیط است. یکی ازعیب های عمده نماتد ها حساسیت آنها به خشکی و اشعه ماوراء بنفش است. همانند اغلب گروه های سایر عامل های بیماریزا، اکثر گنه های نماتد محیط های سرد و مرطوب را برای حیات ترجیح می­دهند، به علاوه دامنه میزبانی نسبتاً وسیع آنها بیانگر ان است که با به کار گیری نماتد ها  ممکن است موجودات غیر هدف تحت تأثیر قرار گیرند هرچند تا کنون اثر منفی آنها بر میزبان های غیر هدف مشاهده نشده است(کایا و همکاران2003).

تولید نماتد ها در موجود زنده In Vivo

انواع روش های تولید و تکثیر نماتد های بیماریزا در حشرات میزبان بوسیله محققین مختلف گزارش شده است. این منابع معمولاً روش هایی را که بر تله وایت[14] پایه گذاری شده اند شرح می دهند این روش به دلیل مهاجرت طبیعی لارو های بیمارگر به دور از لاشه میزبان بلافاصله پس از ظهور آنها دارای مزیت می باشد. روش های توصیف شده شامل آلوده سازی، استحصال، متمرکز کردن و در صورت لزوم ضدعفونی می باشد. تولید انبوه در یک سیستم دوبعدی شامل ظروف و قفسه ها صورت می­گیرد. حشرات با نماتد ها روی یک پتری با یک لایه زیرین جاذب تلقیح می شوند. حشرات بیمار پس از 2-5 روز به تله های وایت منتقل می شوند. پس از جدا کردن، نماتد ها بوسیله نیروی ثقل یا فیلتر های خلأ و یا سانتریفیوژ ته نشین می شوند.
بازده محصول بوسیله انتخاب گونه های میزبان و نماتد تأثیر می­گیرد. در بین گونه های نماتد معمولاً بازده نسبت به سایز معکوس است. لارو سن آخر پروانه مومخوار بزرگ Galleria melonella به دلیل حساست زیاد به اکثر نماتد ها، آسان بودن پرورش آن، دسترسی گسترده و توانایی تولید محصول زیاد، معمول ترین حشره ای است که جهت تولید تجاری و آزمایشگاهی در سیستم In Vivo استفاده می شود.

تعداد کمی از EPNs (نظیر S. kushidai، S. scarabaei  وS. Scapterisc) در نتیجه تخصص میزبانی، تولید مثل نسبتاً کمی در G. melonella  دارند. انواع مختلف پروانه ها و سوسک ها به عنوان میزبان برای تولید In Vivo مورد مطالعه قرار گرفتند. در مجموع بازده نماتد به سایز میزبان بستگی دارد، اما بازده هر میلی گرم حشره (بدون تخصص میزبان) و حسایت به آلودگی معمولاً نسبت عکس با سایز و سن میزبان دارد. علاوه بر بازده، سهولت تکثیر و بیمار گری، فاکتور های مهمی در انتخاب میزبان اند(گروال و همکاران2008). مقدار نماتد Steinernema glaseri را می­توان با استفاده از میزبان مرده به جای زنده تا چهار برابر افزایش داد( ون دریش و همکاران 2008)

 و سرانجام در انتخاب گونه های میزبان و نماتد برای سیستم In Vivo، باید بازده نماتد به ازای ارزش حشره و شایستگی نماتد برای آفت هدف مورد توجه قرار گیرد. اگرچه در انتخاب میزبان، کیفیت نماتد نیز ممکن است مورد توجه باشد زیرا نماتد های پرورش یافته روی میزبان های مختلف ممکن است کیفیت متفاوتی داشته باشد و نماتد ها می توانند به میزبانی که روی آن پرورش می یابند، سازگار شوند. عوامل دیگری از جمله تلقیح و عوامل محیطی، تولید محصولات In Vivo را تحت تأثیر قرار می دهد. در دز متوسط با افزایش تراکم میزبان، کارایی بیمارگری نماتد کاهش می­یابد. دما در هنگام پرورش نیز اثر مهمی روی بازده و طول دوره زندگی(زمان ظهور) دارد وگروال و همکاران 1994 دماو زمان بهینه پرورش در G. melonella را برای 12 گونه و نژاد از EPNs تعیین کردند. درجه حرارت های بهینه از 18تا 28 درجه سانتیگراد متغیر بود. علاوه بر دما های مقتضی و مناسب، تهویه مناسب و سطوح بالای رطوبت، فاکتور های محیطی مهمی اند که باید در چرخه تولید مورد توجه قرار گیرند.

یکی از مهمترین معایب این روش هزینه کارگر و حشرات است که آن را به شیوه ای کم بازده تبدیل می کند. از آنجا که این روش قابل اتوماسیون نیست، استفاده از آن در سطح تجاری مقرون به صرفه نخواهد بود (گروال و همکاران2008).

فرمولاسیون

اگرچه لارو های سن سوم نماتد های بیماریزای حشرات می توانند مدت طولانی در آب و یخچال نگهداری شوند، هزینه بالا و سختی حفظ کیفیت استفاده روزمره از این روش را محدود کرده است. رسوب و ته نشین شدن نماتد ها، نیاز به اکسیژن زیاد، حساسیت بعضی گونه ها به کاهش دما، مستعد بودن به آلودگی های میکروبی و اثر عوامل ضد میکروبی روی طول عمر نماتد ها، مهمترین عوامل تأثیر گذار به کیفیت نماتد ها در طول نگهداری در آب است، بنابراین نماتد ها بصورت فرموله در می آیند تا قابلیت نگهداری آنها بهبود یابد(گروال و همکاران2008).

نماتد ها به طرق مختلف فرموله شده اند، از جمله اختلاط با آلجینیت، رس، ذغال فعال، پلی آکریل آمید های ژل ساز، ورمیکولایت، خاک برگ (پیت)، مواد ضد تبخیر، مواد محافظ در برابر اشعه ماوراء بنفش و قرار دادن روی اسفنج یا داخل طعمه و نگهداری آن بصورت انیدروبیوتیک. برخی از این فرمولاسیون ها با هدف طولانی کردن عمر نماتد ها، سهولت انتقال یا افزایش کارایی آنها پس از مصرف مخلوط می­شود. مثلاً ساختن یک فرمولاسیون دوغابی، نیاز به حل کردن حامل و بحالت تعلیق در اوردن نمات قبل از کاربرد را برطرف می­سازد. برخی از فرمولاسیون سعی در زنده نگه داشتن نماتد ها در شرایط فیزیکی نامساعد حاکم در محل مصرف و افزایش کارایی انها دارد. مهمترین عامل در محدود ساختن کارایی نماتد ها، خشکیدن در بسیاری از محیط ها اس. پلی آکریل آمید های ژل ساز را برای نگهداشت آب در محل مصرف به کار می­برند. . استفاده از ماده ضد خشکیدن[15] با نام Folicotet موجب افزایش کارایی نماتد در مبارزه با کرم خاردار پنبه شده است. اشعه ماوراء بنفش نیز موجب تلف شدن نماتد ها می­گردد. این حساسیت موجب شده است تا نتیجه گیری شود که نماتد ها در خاک و محیط های دیگر سربسته مؤثر ترند. می­توان با افزودن مواد ضد اشعه ماوراء بنفش به فرمولاسیون تا حدودی بر این مشکل فائق آمد. راه حل دیگر برای افزایش کارایی نماتد ها کاربرد نماتد های خشک شده[16] است. بررسی ها نشان داده که بعضی از نماتد ها می­توانند در برابر خشکیدن تدریجی مقاومت نشان دهند و مجدداً پس از وارد شدن به بدن حشره و جذب رطوبت فعال شده و به میزبان حمله کنند. نماتد های خشکیده به شرایط خشکی در محیط های مصرف شده حساسیت کمتری دارند. البته هنوز این روش انقدر کامل نشده است که استفاده تجاری داشته باشد.

بعضی فرمولاسیون ها بصورت طعمه ساخته می­شوند و برای مبارزه با افاتی به کار می­روند که معمولاً سمپاشی علیه انها اثر کافی ندارد ولی می­توان با طعمه پاشی آنها را از بین برد، مثل کرم های طوقه بر (Noctuidae) و آبدزدک ها (Gryllidae)( ون دریش و همکاران 2008).


 مشکلات ویژه نماتد ها

معمولاً در محلول های آبدار به کار برده می شوند. آب نباید خیلی داغ باشد(4-30درجه سانتی گراد) و نباید خیلی کلر داشته باشد. لوله های سیاه آبیاری می توانند صدمه قابل توجهی به نماتد ها وارد کنند، مگر اینکه زیر خاک قرار بگیرند. نماتد ها دمای بالای 35 درجه را برای بیش از 30 دقیقه تحمل نخواهند کرد. علاوه بر این حلالیت اکسیژن کاهش می یابد. افزایش دما و کاهش غلظت اکسیژن نماتد ها را غیر فعال خواهد کرد. جهت سازش نماتد ها با آفت کش های شیمیایی باید مراقبت و توجه صورت بگیرد. اگرچه نماتد ها به قارچ کش ها و علف کش ها نسبتاً مقاوم اند، آنها می توانند به حشره کش ها بسیار حساس باشند(گروال و همکاران2008).

حمایت و حفاظت از نماتد ها

ارزش طبیعی نماتد ها-  به معنی خدماتی که در تنظیم جمعیت آفات فراهم می کنند- اغلب برآورد نمی شود اما ممکن است قابل توجه باشد. میزان مرگ و میر حشرات که بوسیله نماتد های بیماریزای حشرات ایجاد می شود بین 8-71 درصد گزارش شده است.

این مشاهدات مستقیم تنظیم جمعیت آفت و چرخه مجدد نماتد های بیماریزای حشرات، روشن می­نماید که حمایت کنترل بیولوژیک توسط این عوامل میکروبی امکان پذیر است کاهش اختلالات فیزیکی(ثبات) و شرایط مطلوب خاک( رطوبت کافی، تخلخل و ساختار خاک) در استفاده موفقیت آمیز بعضی گونه های نماتد های بیماریزای حشرات توجه شده است. سطح خاک تغییر رطوبت و حرارت بیشتری تحت اعمال شخم حفاظت شده نسبت به مدیریت بدون شخم و یا شخم کاهش یافته دارد و نماتد ها اغلب در سیستم هایی که شخم در آنها کاهش یافته است، مکرراً نمایان شده اند.

براست[17](1991 ) بیان کرد که سیستم بدون شخم ممکن است محیط متفاوتی را برای شرایط رسانای خاک و میزبان های دیگر به منظور حیات و چرخه مجدد نماتد ها بوجود آورد. سطوح بدون شخم می تواند جهت حفاظت نماتد ها در برابر اشعه فرابنفش و از دست دادن رطوبت و افزایش میزان مرگ و میر آفت و یا افزایش تحرک و جابه جایی نماتد ها  مفید باشد.

در یک مطالعه که نماتد ها به مدت 10-20 روز در معرض کود های شیمیایی قرار گرفتند، اثر و تولید مثل آنها کاهش یافت در حالی که کاربرد کوتاه مدت کود شیمیایی (1 روز) اثر آنها را افزایش داد. کاربرد کود های آهک و منیزیم که  PH  را افزایش می دهد، ممکن است سبب افزایش اثر نماتد های بیماریزای حشرات شود. افزودن مواد آلی به خاک به طور مؤثری بعضی خصوصیات خاک مثل تراکم، تخلخل و ظرفیت نگهداری رطوبت را تغییر داده و می تواند تنوع موجودات خاک را افزایش دهد. حتی در بین اصلاحات مواد آلی که بطور موفقیت آمیز برای کاهش پاتوژن های گیاهی خاکزی استفاده شده اند، تقریباً هیچ سندی مبنی بر اثر آن بر جمعیت نماتد های بیماریزای حشرات وجود ندارد.

حشره کش ها، قارچکش ها، علف کش ها و کنه کش های معمول و کود های شیمیایی اثر زیان باری بر نماتد های بیماریزای حشرات ندارند و می توانند بصورت مخلوط به کار برده شوند. اما نماتدکش ها مثل فنامیفوس بطور کلی با کاربرد نماتد های بیماریزای حشرات ناسازگار است. این نتایج از مطالعات آزمایشگاهی کارگاه های تکثیر انبوه نماتد ها بدست آمده است، در حالی که اثر آفت کش های به کار برده شده بر نماتد های بومی بیماریزای حشرات امتحان نشده است (گروال و همکاران 2008).

تنوع گیاهی بطور مستقیم بر محیط غیر زنده خاک( مثل دما و رطوبت) و محیط زنده ( با فراهم کردن حشرات میزبان تخصصی مرتبط با گیاه) اثر می گذارد. تراکم ریشه نیز می تواند بر توانایی نماتد ها جهت یافتن حشره میزبان اثر بگذارد. اثر دشمنان طبیعی بر حشرات گیاهخوار اغلب به ترکیبات ثانویه گیاه بستگی دارد و این پدیده برای چندین گروه از پاتوژن های حشرات از جمله نماتد های بیماریزا به اثبات رسیده است(فوکسا1998)[18].
نتیجه

انگیزه جهت تحقیق در EPNs و همزیستانشان به دلیل پتانسیل کنترل بیولوژیک آنها است. در تحقیقات EPNs به جنبه های کاربردی آنها در کنترل آفات تمرکز زیادی شده است. اگرچه نماتد های بیماریزای حشرات و باکتری های همزیست آنها بصورت روزافزون موضوع تحقیقات پایه در اکولوژی، تنوع زیستی، بیوشیمی، ژنتیک مولکولی و... قرار می گیرند. باکتری های همزیست موادی از قبیل سموم، آنتی بیوتیک ها و آنزیم های ترشحی تولید می کنند. اما بسیاری از گونه ها و نژاد های باکتری هنوز کشف نشده است. اعمال متقابل مولکولی بین نماتد ها و باکتری های همزیستشان که آنها را قادر به ذخیره و انتقال باکتری ها می سازد نیز بطور نسبتاً زیادی ناشناخته است. نماتد ها به دلیل توانایی تکثیر در خارج از بدن موجود زنده (In Vitro) و باروری زیاد دارای اهمیت می باشند. همچنین بوسیله تله گذاری در خاک به آسانی جدا شده و مطالعات ترجیح زیستگاهی و بیو جغرافیایی را سهولت می بخشند. در طول دهه اخیر پیشرفت زیادی در دانش ما از بیولوژی و ژنتیک نماتد ها و باکتری های همزیست آنها صورت گرفته است و اکنون وارد مرحله جدیدی در استفاده گسترده از ابزار های ژنتیک مولکولی شده ایم. اطلاعات بدست آمده از این طریق باید نماتد ها را به عنوان آفتکش های بیولوژیکی مؤثرتر تضمین کند(بورنل و استوک2000).

منابع

-آرمیده، ش، صفرعلی زاده، م. ح.، پورمیرزا، ا. ا. و پرویزی، ر.، 1383، مطالعه حساسیت مراحل مختلف لارو، پیش شفیره و شفیره کرم برگخوار چغندر قند(Spodoptera exigua H.) به Steinernema sp. روی چغندر قند در شرایط آزمایشگاهی، شانزدهمین کنگره گیاهپزشکی، دانشگاه تبریز، 7-11 شهریور ص77.

-ابراهیمی، ل.، نیکنام ح.ر.، نیکدل،م. و حسن پور،م.، 1387، مطالعه واکنش کرم غوزه پنبهHelicoverpa armigera  (Lepidoptera: Noctuidae) به غلظت های مختلف نماتد های بیماریزای حشرات Steinernema feltiae و Heterorhabditis bacteriophora تحت شرایط آزمایشگاهی، دانشگاه بوعلی سینا همدان، 3-7 شهریور، ص 7.

-پرویزی،ر.، 1379، مطالعه کنترل بیولوژیک سوسک کلرادو بوسیله نماتد های بیماریزای حشرات، چهاردهمین کنگره گیاهپزشکی، دانشگاه صنعتی اصفهان14-17 شهریور، ص 66.

-پرویزی، ر.، 1380، مطالعه اثر Heterorhabditis bacteriophora و Steinernema sp. روی کرم سفید ریشه Polyphylla olivieri، نامه انجمن حشره شناسی ایران، 21(2)63

-پرویزی،ر.،1381، مطالعه اثر نماتد های Steinernema sp. و Heterorhabditis bacteriophora روی پروانه زنبور نمای چوبخوار تنه درختان سیبSynanthedon myopaeformis ، پانزدهمین کنگره گیاهپزشکی، دانشگاه رازی کرمانشاه، 16-20 شهریور، ص 149.

-Athanassioua C.G., N.E. Palyvosa, &T. Kakouli-Duarte, 2008, Insecticidal effect of Steinernema feltiae (Filipjev)(Nematoda: Steinernematidae) against Tribolium confusum du Val (Coleoptera: Tenebrionidae) and Ephestia kuehniella (Zeller) (Lepidoptera: Pyralidae) in stored wheat, Journal of Stored Products Research 44:52–57

 

-Burnell M. A. ,and S. P Stock, 2000 Heterorhabditis, Steinernema and their bacterial symbionts lethal pathogens of Nematology, Vol. 2(1), 31-42

 

-Fuxa,J.R . 1998. Enviromental Manipulation Fot Microbial Control of Insect in: Barbosa,P. (ed.) Conservation Biological Control. Academic press, San Diego, CA, 396 pp.

 

-Grewal, P.S. , R.Ü Ehler & D.I. Shapiro-Ilan. (eds.) 2008 Nematod as Biocontrol  Agents. CABI, Wallingford ,UK. 528pp

 

-Grovel C. and Jr. smart, 1994, Steinernema scapterisci Nematode Parasite of Mole Crickets, Nematology Circular No,206

 

-Hazir S. , H. K. Kaya, S. P. Stock & N. Keskün, 2003 Entomopathogenic Nematodes (Steinernematidae and Heterorhabditidae) for Biological Control of Soil Pests, Turk J Biol 27: 181-202

 

-Oestergaard J., C. Belau, O. Strauch, A. Ester, K.V. Rozen, & R. Ehlers, 2006,Biological control of Tipula paludosa (Diptera: Nematocera) using entomopathogenic nematodes (Steinernema spp.) and Bacillus thuringiensis subsp. Israelensis, Biological Control 39: 525–531

 

-Ramos-Rodríguez O., J. F. Campbell , & S. B. Ramaswamy, 2007,Efficacy of the entomopathogenic nematode Steinernema riobrave against the stored-product insect pests Tribolium castaneum and Plodia interpunctella, Biological Control 40 : 15–21

 

-Schroer S.,& R.-U. Ehlers, 2005, Foliar application of the entomopathogenic nematode Steinernema carpocapsae for biological control of diamondback moth larvae (Plutella xylostella), Biological Control 33: 81–86

 

-Unruh T. R. and L. A. Lacey, 2001,Control of Codling Moth, Cydia pomonella (Lepidoptera: Tortricidae),with Steinernema carpocapsae: Effects of Supplemental Wetting and Pupation Site on Infection Rat, Biological Control 20, 48–56

 

-Van Driesche R., M. Hoddle, and T.Center, 2008, CONTROL OF PESTS and WEEDS BY NATURAL ENEMIES, Blackwell publishing, British, 502pp

 

-Wang Y.and R. Gaugler, 1999, Steinernema glaseri Surface Coat Protein Suppresses the Immune Response of Popillia japonica(Coleoptera: Scarabaeidae) Larvae, Biological Control 14, 45–50

 

-Yee W. L. and L. A. Lacey, 2003,Stage-specific mortality of Rhagoletis indifferens Diptera: Tephritidae) exposed to three species of Steinernema nematodes, Biological Control 27 : 349–356

 

+ نوشته شده در  جمعه 21 اسفند1388ساعت 9:57 بعد از ظهر  توسط شیراحمد سارانی  |