3 SPIS TREŚCI

3
SPIS TREŚCI
Od Autora
I.
7
OWADY, ICH Z N A C Z E N I E W PRZYRODZIE, ŻYCIU C Z Ł O W I E K A
I JEGO DZIAŁALNOŚCI GOSPODARCZEJ
9
1.
Wprowadzenie
9
2.
Znaczenie owadów w przyrodzie
3.
Morfologia i anatomia owadów
10
4.
Zarys biologii owadów
12
5.
Systematyka owadów ważnych dla ochrony roślin
14
6.
Znaczenie gospodarcze owadów
16
6.1. Znaczenie gospodarcze szkodliwych owadów leśnych
16
6.2. Znaczenie gospodarcze owadów występujących na uprawach roślin rolniczych
18
Piśmiennictwo
II.
9
20
P R Z E G L Ą D WAŻNIEJSZYCH GRUP I N S E K T Y C Y D Ó W I M E C H A N I Z M Y
ICH DZIAŁANIA NA T K A N K Ę D O C E L O W Ą O W A D Ó W
21
1.
Wprowadzenie
21
2.
Środki działające na układ nerwowy
25
2.1. Insektycydy blokujące kanały sodowe błon komórek nerwowych
2.2. Insektycydy blokujące kanały chlorowe związane z receptorem kwasu
y-aminomasłowego (GABA)
25
2.3. Insektycydy blokujące acetylocholinoesterazę (AChE)
29
3.
28
2.4. Insektycydy współdziałające z nikotynowymi receptorami acetylocholiny (ACh)
31
Środki o niekonwencjonalnych mechanizmach działania
32
3.1. Insektycydy blokujące syntezę chityny
32
3.2. Insektycydy antyhormonalne (współdziałające z receptorami hormonów owadów)
3.2.1. Insektycydy współdziałające z receptorami hormonów juwenilnych
3.2.2. Insektycydy współdziałające z receptorami ekdysonu
33
34
35
3.3. Środki współdziałające z ośrodkami sterowania behawiorem
36
3.4. Insektycydy współdziałające z receptorami smakowymi oraz ośrodkami sterowania
przez system endokrynalny owada
4.
37
3.5. Insektycydy współdziałające z receptorami błon komórek nabłonka jelita środkowego
38
3.6. Insektycydy o innych mechanizmach działania
3.6.1. Bakulowirusy
40
40
3.6.2. Entomopatogenne grzyby i nicienie
41
Podsumowanie
Piśmiennictwo
III. P O W S T A W A N I E O D P O R N O Ś C I NA I N S E K T Y C Y D Y W P O P U L A C J A C H O W A D Ó W
42
45
50
1.
Wprowadzenie
50
2.
Charakterystyka zjawiska odporności owadów na insektycydy
51
2.1. Definicja
51
2.2. Mechanizm powstawania
52
2.3. Rodzaje odporności
2.3.1. Odporność krzyżowa
2.3.2. Odporność wielokierunkowa (wieloraka)
2.3.3. Inne rodzaje odporności
54
54
55
56
4
3.
4.
2.4. Rys historyczny i zasięg występowania
57
Czynniki wpływające na rozwój odporności na insektycydy w populacjach owadów
60
3.1. Czynniki genetyczne
3.1.1. Źródło genów odporności
3.1.2. Frekwencja genów odporności w populacji przed wprowadzeniem
nowego insektycydu
3.1.3. Liczba i dominacja genów odporności
3.1.4. Selekcja genów odporności innymi insektycydami w przeszłości
3.1.5. Integracja i przystosowalność genotypów odpornych
60
60
61
63
66
67
3.2. Czynniki biologiczne
3.2.1. Czynniki biotyczne
3.2.2. Czynniki behawioralne
68
68
69
3.3. Czynniki operacyjne
3.3.1. Czynniki związane z właściwościami środka
3.3.2. Czynniki związane ze stosowaniem środka
72
72
74
Podsumowanie
76
Piśmiennictwo
IV.
77
FIZJOLOGICZNE/BIOCHEMICZNE MECHANIZMY ODPORNOŚCI OWADÓW
NA INSEKTYCYDY CHEMICZNE
81
1.
Wprowadzenie
81
2.
Zwolnione przenikanie insektycydów do ustroju jako mechanizm odporności
83
3.
Zwiększony metabolizm detoksykacyjny jako mechanizm odporności
85
3.1. Zwiększony metabolizm oksydacyjny
86
3.1.1. Zakres działania systemu polisubstratowych monooksygenaz (PSMO)
86
3.1.2. Mechanizm reakcji oksydacji z udziałem polisubstratowych monooksygenaz
87
3.1.3. Znaczenie polisubstratowych monooksygenaz dla owadów
88
3.1.4. Rola polisubstratowych monooksygenaz w odporności owadów na insektycydy ... 89
3.2. Zwiększony metabolizm hydrolityczny
91
3.3. Zwiększony metabolizm z udziałem transferaz
3.3.1. Znaczenie transferaz glutationowych w metabolizmie insektycydów
3.3.2. Rola transferaz glutationowych (GST) w odporności owadów na insektycydy
94
94
96
4.
Zmieniony metabolizm detoksykacyjny
97
5.
Zmniejszenie wrażliwości tkanki docelowej jako mechanizm odporności
97
5.1. Zmniejszenie wrażliwości aćetylocholinoesterazy (AChE) owadów
5.1.1. Mechanizm inhibicji acetylocholinoesterazy
5.1.2. Mechanizm zmniejszonej wrażliwości acetylocholinoesterazy na inhibicję
5.1.3. Przykłady gatunków stawonogów mających zmniejszoną wrażliwość
acetylocholinoesterazy
5.2. Zmniejszenie wrażliwości kanałów sodowych błon komórek nerwowych
5.2.1. Mechanizm inhibicji kanałów sodowych błon komórek nerwowych
5.2.2. Mechanizm zmniejszonej wrażliwości kanałów sodowych błon
komórek nerwowych
5.2.3. Przykłady gatunków stawonogów mających zmniejszoną wrażliwość
kanałów sodowych
5.3. Zmniejszenie wrażliwości kanałów chlorowych związanych z receptorem
kwasu y-aminomasłowego
5.3.1. Mechanizm inhibicji kanałów chlorowych
5.3.2. Mechanizm zmniejszonej wrażliwości kanałów chlorowych na inhibicję
5.3.3. Przykłady stawonogów mających zmniejszoną wrażliwość
kanałów chlorowych
Piśmiennictwo
98
98
100
101
102
102
103
103
104
104
104
104
105
5
V.
B E H A W I O R A L N A O D P O R N O Ś Ć O W A D Ó W NA I N S E K T Y C Y D Y
111
Piśmiennictwo
114
VI. G E N E T Y C Z N E M E C H A N I Z M Y O D P O R N O Ś C I OWADÓW NA I N S E K T Y C Y D Y
CHEMICZNE
1.
115
Wprowadzenie
115
2.
Podstawowe pojęcia genetyczne związane z odpornością owadów na insektycydy
116
3.
Genetyczna analiza odporności
119
3.1. Znaczenie genetycznej analizy odporności
120
3.2. Charakterystyka szczepów owadów stosowanych w badaniach genetycznych
120
3.3. Wykonywanie krzyżówek i ich interpretacja
3.3.1. Krzyżówki dwukierunkowe
3.3.2. Krzyżówki wsteczne
121
121
122
3.4. Wykorzystanie wizualnych mutantów-markerów
123
4.
3.5. Postępy w zakresie metod genetycznej analizy odporności
125
Genetyka odporności owadów na insektycydy
125
4.1. Genetyka zwolnionego przenikania insektycydów do organizmu owadów
127
4.2. Genetyka zmniejszonej wrażliwości tkanki docelowej
4.2.1. Genetyka zmniejszonej wrażliwości acetylocholinoesterazy
4.2.2. Genetyka zmniejszonej wrażliwości kanałów sodowych
4.2.3. Genetyka zmniejszonej wrażliwości kanałów chlorowych związanych
z receptorami kwasu y-aminomasłowego (GABA)
4.3. Genetyka odporności metabolicznej
127
127
129
130
131
4.4. Porównanie genetycznych mechanizmów odporności na substancje chemiczne
u owadów i innych organizmów
134
5.
Hipoteza genów regulatorowych
135
6.
Model jednego wspólnego genu odporności metabolicznej
137
7.
Podsumowanie
139
Piśmiennictwo
140
VII. W Y K R Y W A N I E O D P O R N O Ś C I NA I N S E K T Y C Y D Y U O W A D Ó W
145
1.
Wprowadzenie
145
2.
Metody wykrywania i pomiaru odporności
145
2.1. Zasady metod określania odporności i pobierania próbek owadów do badań
145
2.2. Metoda dawki dyskryminującej
150
2.3. Metoda indywidualnego mikrodawkowania
150
2.4. Metoda ekspozycji owadów na traktowanej insektycydem bibule
3.
filtracyjnej
151
2.5. Metoda ekspozycji owadów na traktowanej insektycydem materiale roślinnym
151
Metody pośrednie diagnozowania mechanizmów odporności
151
3.1. Diagnostyka zwiększonego metabolizmu oksydacyjnego
151
3.2. Diagnostyka zwiększonego metabolizmu hydrolitycznego
152
3.3. Diagnostyka zwiększonej aktywności transferaz glutationowych
152
3.4. Diagnoza występowania mechanizmu zwolnionego przenikania insektycydu
do organizmu owadów
152
4.
Metody bezpośrednie diagnozowania mechanizmów odporności
153
5.
Wykrywanie i monitorowanie odporności na insektycydy u owadów
153
Piśmiennictwo
155
6
VIII. P R Z E C I W D Z I A Ł A N I E R O Z W O J O W I O D P O R N O Ś C I
NA I N S E K T Y C Y D Y
CHEMICZNE W POPULACJACH OWADÓW
157
1.
Wprowadzenie
157
2.
Podstawy strategii przeciwdziałania odporności związane
z czynnikami operacyjnymi
159
2.1. Zachowanie w populacji genotypów wrażliwych
160
2.2. Eliminacja z populacji genotypów odpornych
161
3.
Przykłady strategii przeciwdziałania rozwojowi odporności
163
4.
Inne koncepcje przeciwdziałające rozwojowi odporności
167
4.1. Stosowanie genetycznie zmodyfikowanych wrogów naturalnych
szkodliwych owadów
5.
169
4.2. Stosowanie roślin transgenicznych odpornych na owady
173
Integrowanie metod ochrony roślin
176
Piśmiennictwo
IX.
178
O D P O R N O Ś Ć O W A D Ó W NA I N S E K T Y C Y D Y
ZAWIERAJĄCE TOKSYNY BACILLUS
1.
2.
3.
BIOLOGICZNE
THURINGIENSIS
182
Wstęp
182
1.1. Znaczenie bioinsektycydów B. thuringiensis dla ochrony roślin
183
1.2. Osiągnięcia badawcze i aplikacyjne
184
1.3. Klasyfikacja genów toksyn białkowych B. thuringiensis
Odporność wykształcona u owadów w warunkach praktycznego stosowania
bioinsektycydów Bacillus thuringiensis
Rozwój odporności owadów na bioinsektycydy B. thuringiensis w wyniku
selekcji laboratoryjnej
:
185
187
3.1. Rozwój odporności u Lepidoptera
3.1.1. Szkodniki magazynów
3.1.2. Szkodniki upraw polowych
3.1.3. Szkodniki lasów
190
190
191
192
3.2. Rozwój odporności u Coleoptera
192
189
3.3. Rozwój odporności u Diptera
193
4.
Odporność krzyżowa
193
5.
Mechanizmy odporności
195
5.1. Fizjologiczne/biochemiczne mechanizmy odporności
5.1.1. Mechanizmy odporności wynikające z modyfikacji specyficznych
receptorów
5.1.2. Inne mechanizmy odporności
5.2. Genetyczne mechanizmy odporności
5.2.1. Dziedziczenie odporności
5.2.2. Trwałość odporności
:
196
6.
7.
197
198
199
199
201
Możliwości przeciwdziałania rozwojowi odporności na toksyny
B. thuringiensis u owadów
202
Podsumowanie
205
Piśmiennictwo
207