BREEDING TECHNOLOGY AND BIOLOGICAL EFFICIENCY OF ENTOMOPHAGES BROUGHT UP ON ARTIFICIAL NUTRICULTURE MEDIUM WITH RESPECT TO PESTS OF AGRICULTURAL CROPS

ТЕХНОЛОГИЯ РАЗВЕДЕНИЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНТОМОФАГОВ, ВОСПИТАННЫХ  НА ИСКУССТВЕННЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ, В ОТНОШЕНИИ ВРЕДИТЕЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Научная статья

Бугаева Л.Н.¹, Слободянюк Г.А.², Кашутина Е.В.^3, *, Ясюк Л.В.⁴, Игнатьева Т.Н.⁵

¹ ORCID: 0000-0002-2159-9652;

² ORCID: 0000-0001-8113-3339;

³ ORCID: 0000-0002-6179-2019;

⁴ ORCID: 0000-0002-4589-8454;

⁵ ORCID: 0000-0002-0595-2882;

^{1, 2, 3, 4, 5} Лазаревская опытная станция защиты растений, Сочи, Россия

* Корреспондирующий автор (gnu_oszr[at]mail.ru)

Аннотация

Предлагается  способ разведения кокцинеллид на искусственных питательных средах, позволяющий упростить технологию и снизить себестоимость массового разведения энтомофагов без снижения биологических показателей, приведены данные по биологической эффективности энтомофагов, воспитанных на ИПС в отношении тлей и мучнистых червецов.

В разработанных искусственных питательных средах для кокцинеллид, расход  естественного корма сокращен на 25-85%; сахарозы на 17-20%, аминокислот на 23-27%. Вместо казеина, в состав сред введены более дешевый и технологичный в приготовлении компонент – соевая мука. Вместо кукурузного и кокосового масел, введено  пальмоядровое, имеющее более длительный срок хранения, что особенно важно в условиях микроклимата  биолабораторий,  среды обогащены витаминами В1; В6; В12.

В результате проведенных исследований установлено, что  биологическая эффективность энтомофагов, воспитанных на ИПС, практически не отличается от биологической  эффективности воспитанных на  естественном корме.

Ключевые слова. Кокцинеллиды, тли, мучнистые червецы, искусственные питательные среды, биологические показатели, биологическая эффективность.

BREEDING TECHNOLOGY AND BIOLOGICAL EFFICIENCY OF ENTOMOPHAGES BROUGHT UP ON ARTIFICIAL NUTRICULTURE MEDIUM WITH RESPECT TO PESTS OF AGRICULTURAL CROPS

Research article

Bugaeva L.N.¹, Slobodyanyuk G.A.², Kashutina E.V.³, *, Yasyuk L.V.⁴, Ignatiev T.N.⁵

¹ ORCID: 0000-0002-2159-9652;

² ORCID: 0000-0001-8113-3339;

³ ORCID: 0000-0002-6179-2019;

⁴ ORCID: 0000-0002-4589-8454;

⁵ ORCID: 0000-0002-0595-2882;

^{1, 2, 3, 4, 5} Lazarevskaya Experimental Plant Protection Station, Sochi, Russia

* Corresponding author (gnu_oszr[at]mail.ru)

Abstract

A method for the cultivation of Coccinellidae on artificial nutriculture media (ANM) is proposed allowing the simplification of the technology and the reduction of the cost of mass breeding of entomophages without reducing biological indicators, whereas data on the biological efficiency of entomophages raised on ANM in relation to aphids and mealybugs are presented.

The consumption of natural feed is reduced by 25-85%; sucrose by 17-20%, amino acids by 23-27% in developed artificial nutriculture media for Coccinellidae. A cheaper and more technologically advanced component, soy flour, was introduced into the composition of the media instead of casein. Palm oil was introduced instead of corn and coconut oils with a longer shelf life, which is especially important in a microclimate bio-laboratory environment, the media enriched with vitamins B1; AT 6; AT 12.

As a result of the studies, it was found that the biological efficiency of entomophages raised on ANM does not differ from the biological efficiency of those raised on natural food.

Keywords: Coccinellidae, aphids, mealybugs, artificial nutriculture media (ANM), biological indicators, biological efficiency.

Разработка искусственных питательных сред для кокцинеллид ведется более 50 лет, однако созданные ИПС сложны по своему составу и не обеспечивают достаточно высоких показателей жизнеспособности и  биологической эффективности  лабораторных популяций [1, C.7].

В России работы по созданию ИПС для хищных кокцинеллид были начаты Б.М.Чумаковой (1962) [2, C.143]. Объектом исследований был выбран хищный жук криптолемус. В состав среды, предназначенной для выкармливания личинок, входило 19 элементов (углеводы, аминокислоты, витамины, жиры и др. вещества).  На основе исходной  была разработана полусинтетическая среда, давшая лучшие результаты. Основным недостатком предложенного корма является высокое содержание сухих мучнистых червецов, а также ее сложный состав.

Предложенные среды нельзя признать идеальным пищевым рационом, ввиду значительного содержания компонентов медицинского и продовольственного назначения и высокого содержания естественного корма.

На Лазаревской опытной станции разработан способ разведения кокцинеллид на усовершенствованных искусственных питательных средах, позволяющий упростить технологию и снизить себестоимость массового разведения энтомофагов без снижения биологических показателей.

Материалы и методы

Целью нашей работы являлось усовершенствование искусственных питательных сред путем сокращения компонентов медицинского и продовольственного  назначения и частичной замены животных белков растительными.

Объектом исследований служили энтомофаги семейства Cociniellidae - Cryptolaemus montrouzieri Muls. и Harmonia axyridis Рall.

Cryptolaemus montrouzieri Muls. - тропический вид, завезенный из Египта, широко применяется для биологической защиты от червецов и пульвинарий на чайных плантациях, виноградниках и оранжереях.

Harmonia axyridis Рall. – вид, распространенный на Дальнем востоке, отличается высокой прожорливостью и репродуктивной способностью. Широко используется для защиты растений от тлей, особенно в защищенном грунте.

При разведении кокцинеллид, личинок содержат в универсальных садках, (патент РФ 103442), по 500 особей в каждом. Дно садка выстилается фильтровальной бумагой. Корм предлагается в виде брусочков размером 2х2х1 см. на кальке или стерильной полиэтиленовой пленке. Для окукливания личинок в садки помещают отрезки гофрированной бумаги или бумажные капсулы. Для яйцекладки имаго хармонии предлагается темная гофрированная бумага, криптолемуса  овисаки червецов. Для воспитания 1000 личинок кокцинеллид требуется 500-600 г. питательной среды  (патент РФ 2485770; патент РФ 2520860).

Прожорливость личинок хармонии на естественном корме определяли индивидуально. В энтомологическую пробирку помещали одну личинку, и фиксированное количество тлей – 15;30 для личинок младших  возрастов и 50;80;100;120 для личинок старших возрастов. Ежедневно учитывали количество съеденных тлей.

Результаты и обсуждение

На Лазаревской опытной станции разработаны искусственные питательные среды для кокцинеллид, в которых расход естественного корма сокращен на 25-85%; сахарозы на 17-20%, аминокислот на 23-27%. Вместо казеина, источника белка, в состав сред введены более дешевый и технологичный в приготовлении компонент – соевая мука. Входящие в состав соевой муки белки растительного происхождения во многом аналогичны животным и на 70% состоят из белков, которые также как казеин выполняют  запасающую функцию. Благодаря замене казеина на соевую муку упростили технологию, сократили время приготовления сред с 5 до 2 часов, снизили содержание компонентов продовольственного и медицинского назначения. Вместо кукурузного и кокосового масел, введено дешевое пальмоядровое, имеющее более длительный срок хранения, что особенно важно в условиях микроклимата  биолабораторий. Среды обогащены витаминами В1; В6; В12, необходимыми для  питания насекомых. В качестве минеральных солей использовали смесь Вессона. Для предотвращения от загнивания рекомендуем  вводить метабен. (патент РФ 2485788, патент РФ 2515688)

Искусственные питательные среды готовятся путем дозирования и смешивания компонентов в определенной последовательности.[3, C.5;4, C.5]. Опытным путем установлено, что предлагаемый рецептурный состав питательных сред, используемый для воспитания кокцинеллид, не ухудшает их биологических показателей.

Так, при воспитании криптолемуса на ИПС полный цикл развития от яйца до имаго составил 29,5 дней, вылет имаго - 85%, средний вес жуков - 12,8 грамма. При воспитании на естественном корме (виноградный мучнистый червец) эти показатели составили соответственно 28,4; 90% и 13,2 грамма.

При воспитании хармонии на ИПС развитие преимагинальной  стадии составило 15,6 дней, вылет имаго-70%. При воспитании на злаковой тле соответственно 14,2 дней; 80%. При дальнейшем содержании жуков на ИПС продолжительность их жизни составила  более двух месяцев. [9, C.153-157].

Для первичной оценки эффективности H. axyridis ,  в лабораторных условиях изучалась прожорливость личинок полученных от жуков воспитанных на ИПС и плодовитость жуков. При скармливании бобовой тли личинкам первого возраста количество съеденных тлей составляло 4-6 особей, для личинок 2 возраста 8-10 особей, при этом исходная плотность тлей существенного влияния на прожорливость  личинок не оказывала. С возрастом прожорливость личинок увеличилась. Так, среднее количество тлей съеденных за 1 сутки одной личинкой 4 возраста, при плотности 50;80;100 составило соответственно 48,4;56,7; 73,8. При плотности тлей 120 особей на 1 личинку этот показатель стабилизировался на уровне 78-80,2 шт. В контроле прожорливость личинок 4 возраста, от жуков воспитанных на естественном корме не превысила 82,8 особей/ 1 личинку (табл.1)

 

Таблица 1 – Суточная прожорливость личинок Harmonia axyridis Pall., полученных от жуков воспитанных на ИПС

Плотность тлей	Среднее количество съеденных тлей
	Возраст личинок
	L1	L2	L3		L4
15	4.8	8.2	-		-
30	6.2	10.0	-		-
50	6.4	10.8	42.6		48.4
80	-	-	50.2		73.8
100	-	-	52.4		78.6
120	-	-	58.4		80.2
Контроль	6.0	12.2		62.4	82.8

По плодовитости жуки H. аxyridis, воспитанные на ИПС, незначительно отличаются от воспитанных на тле. После перевода имаго на естественный корм, на четвертые сутки дали первую яйцекладку. Количество яиц отложенных одной самкой за сутки составило в среднем 54,9 шт. При воспитании на тле плодовитость 1 самки составила 60,2 шт. (табл.2)

 

Таблица 2 – Плодовитость жуков Harmonia axyridis Pall.,воспитанных на ИПС

Повторность	Количество яиц, отложенных за 1 сутки
	Дата учета
	25.03	26.03	27.03	28.03	29.03	30.03	31.03	Всего	Среднее
1	70,0	43,0	44,0	76,0	80,0	60,0	65,0	438,0	62,5
2	38,0	35,0	20,0	61,0	59,0	37,0	38,0	288,0	41,1
3	42,0	85,0	50,0	70,0	62,0	38,0	32,0	379,0	54,1
4	27,0	25,0	30,0	43,0	50,0	28,0	30.0	233,0	33,2
5	47,0	66,0	69,0	73,0	92,0	80,0	54,0	481,0	68,7
6	28,0	74,0	80,0	36,0	85,0	60,0	59,0	422,0	60,2
7	50,0	60,0	92,0	74,0	80,0	58,0	30,0	444,0	63,4
8	42,0	84,0	60,0	72,0	38,0	52,0	42,0	390,0	55,7
9	43,0	57,0	44,0	88,0	75,0	50,0	52,0	408,0	58,2
10	78,0	46,0	40,0	72,0	70,0	62,0	42,0	410,0	58,5
Среднее	46,5	57,5	52,9	66,5	69,1	52,5	46,0	389,3	55,6
Ошибка	4,19	5,19	4,77	6,00	6,23	4,74	3,69	35,11	5,01
Контроль	80,0	24,0	45,0	82,0	49,0	74,0	68,0	422,0	60,2

 

В полевых условиях изучалась эффективность личинок хармонии в отношении бахчевой тли на культуре огурца и  эффективность личинок криптолемуса, в отношении виноградного мучнистого червеца, воспитанных на ИПС.

В результате двухлетних исследований, установлено, что личинки энтомофагов Cryptolaemus montrouzieri Muls. и Harmonia axyridis Рall., воспитанные на искусственных питательных средах, по биологической эффективности не отличались от воспитанных на естественном корме.

При выпуске личинок  криптолемуса 2-3 возраста на растения винограда, зараженного мучнистым червецом, в соотношении хищник: жертва 1:50, биологическая эффективность составила от 70,0 до76,3%, при использовании личинок, воспитанных на естественном корме - мучнистом червеце, 72-78% (табл.3).

 

Таблица 3 – Биологическая эффективность Cryptolaemus montrouzieri Muls., в отношении мучнистых червецов

Биологическая эффективность личинок хармонии изучалась в закрытом грунте на растениях огурца, зараженных бахчевой тлей (10. с.296-300).

При выпуске личинок, воспитанных на ИПС, в соотношении хищник: жертва 1:40 эффективность их составила 76,3%; при соотношении 1:30 – 80,9%.

В контроле, при использовании личинок, воспитанных на злаковой тле, в таких же соотношениях, эффективность их составила соответственно 77,4%; 82.4%. (табл.4).  

Таблица 4 – Биологическая эффективность Harmonia axyridis Рall., воспитанной на искусственной питательной среде

№ п/п	Варианты опыта	Среднее кол-во тли до выпуска личинок	Среднее кол-во тли после выпуска личинок	Среднее кол-во съеденной тли	Биологическая эффективность в %
1	Выпуск личинок, воспитанных на ИПС Соотношение 1:40 Соотношение 1:30	518 330	123 63	395 267	76.3 80.9
2.	Выпуск личинок, воспитанных на злаковой тле Соотношение 1:40 Соотношение 1:30	612 262	138 46	474 216	77.4 82.4
Коэффициент корреляции между эффективностью личинок хармонии воспитанных на ИПС и воспитанных на естественном корме					0,97

  Заключение

В результате проведенных исследований установлено, что предлагаемый способ разведения кокцинеллид на искусственных питательных средах, позволяет упростить технологию производства энтомофагов, получить жизнеспособный биологический материал, снизить трудовые и энергозатраты. Биологическая эффективность энтомофагов, воспитанных на ИПС, практически не отличается от эффективности воспитанных на естественном корме.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Эдельман Н.И. Питание насекомых на искусственной питательной среде. Успехи современной биологии / Н.И. Эдельман. - 1962. - Т.51 - С.7.
2. Чумакова Б.М. Опыт разведения хищного жука криптолемуса на ИПС.- Биологический метод борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур. / Б.М. Чумакова. Ленинград. - 1962. - Вып.1. C.143.
3. Хлистовский Е.Д. Принципы и методы разведения насекомых на искусственных питательных средах. / Е.Д. Хлистовский. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук. – 1990. - C.1-48.
4. Согоян Л.Н. Питательная среда для разведения жуков Harmonia axyridis Pall. / Согоян Л.Н., Овчинникова Г.С., Бугаева Л.Н. // Авт. свидетельство № 801827 05.1979 г.
5. Пат. 2515688 Российская Федерация, МПК A23K 1/18 (2006.01) A01K 67/033 (2006.01). Способ производства питательной среды для разведения кокцинеллиды Harmonia axiridis Pall. / Кашутина Е.В., Слободянюк Г.А., Игнатьева Т. Н., Ясюк Л.В.; заявитель и патентообладатель Гос. науч. учрежд. Лазаревская опытная станция защиты растений Всероссийского науч.-исслед. ин-та биол. защиты раст. РАСХН. № 2012143921/13; заявл. 15.10.2012; опубл. 20.05.14, Бюл. № 14 – 5 c.
6. Пат. 2485788 Российская Федерация, МПК А23К 1/00. Способ производства питательной среды для разведения личинок хищного жука криптолемуса Cryptolaemus montrouzieri Muls. / Бугаева Л.Н., Кашутина Е.В., Кашутин Е.Н., Слободянюк Г.А., Широбокова И.М.; заявитель и патентообладатель Гос. науч. учрежд. Лазаревская опытная станция защиты растений Всероссийского науч.-исслед. ин-та биол. защиты раст. РАСХН. № 2011127858/10; заявл. 06.07.2011; опубл. 27.06.13, Бюл. № 18 – 6 c.
7. Пат. 2520860 Российская Федерация, МПК C12N1/00 (2006.01) A01K67/033 (2006.01) Способ разведения кокцинеллиды Harmonia axiridis Pall. / Бугаева Л.Н., Кашутина Е. В., Кашутин Е.Н., Слободянюк Г.А. Хейшхо И.В., Игнатьева Т. Н., Морозова Л.В.; заявитель и патентообладатель Гос. науч. учрежд. Лазаревская опытная станция защиты растений Всероссийского науч.-исслед. ин-та биол. защиты раст. РАСХН. 2012143922/10; заявл., 15.10.2012; опубл. 20.04.14, Бюл. № 11 – 5 c.
8. Пат. 2485770 Российская Федерация, МПК А23К 67/033. Способ разведения хищного жука криптолемуса Cryptolaemus montrouzieri Muls. / Бугаева Л.Н., Кашутина Е.В., Кашутин Е.Н., Хейшхо И. В., Морозова Л.В.; заявитель и патентообладатель Гос. науч. учрежд. Лазаревская опытная станция защиты растений Всероссийского науч.-исслед. ин-та биол. защиты раст. РАСХН. № 2011127765/10; заявл. 06.07.2011; опубл. 27.06.13, Бюл. № 18 – 5 c.
9. Слободянюк Г.А. Технология разведения энтомофагов на искусственных питательных средах. Субтропическое и декоративное садоводство / Г.А. Слободянюк, Е.В. Кашутина, Л.В. Ясюк // Сб. науч. трудов ФГБНУ ВНИИЦиСК Россельхозакадемии – Сочи, 2015. - Вып.53 - С.153-157.
10. Слободянюк Г.А. Оценка эффективности Harmonia axyridis, воспитанной на искусственной питательной среде. / Г.А. Слободянюк, Т.Н. Игнатьева, Л.В. Ясюк // Сб. Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем, 9-я международная научная конференция – Краснодар, 2016. - С.296-300.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Edelman N.I. Pitanie nasekomyh na iskusstvennoj pitatel'noj srede. Uspekhi sovremennoj biologii [Food insects on artificial nutrient. Successes of modern biology] / N.I. Edelman. - 1962. - Vol.51 - P.7. [in Russian]
2. Chumakov B.M. Opyt razvedeniya hishchnogo zhuka kriptolemusa na IPS.- Biologicheskij metod bor'by s vreditelyami i boleznyami sel'skohozyajstvennyh kul'tur [The experience of breeding the predatory beetle cryptolemus on IP.- Biological method of controlling pests and diseases of agricultural crops] / Bm Chumakov. Leningrad. - 1962. - Issue 1. P.143. [in Russian]
3. Khlistovsky E.D. Principy i metody razvedeniya nasekomyh na iskusstvennyh pitatel'nyh sredah [Principles and methods of breeding insects on artificial nutrient media] / E.D. Khlistovsky. Abstract of dissertation for the degree of Doctor of Biological Sciences. - 1990. - p.1-48. [in Russian]
4. Sogoyan L.N., Ovchinnikova G.S., Bugayeva L.N. Nutrient medium for breeding beetles Harmonia axyridis Pall. / Auth. certificate number 801827 05/29/1979 [in Russian]
5. 2515688 Russian Federation, IPC A23K 1/18 (2006.01) A01K 67/033 (2006.01). Method for the production of nutrient medium for cultivation of coccinellids Harmonia axiridis Pall. / Kashutina E.V., Slobodianyuk G.A., Ignatieva T.N., Yasyuk L.V.; applicant and patent holder State. scientific institution Lazarevskaya Experimental Plant Protection Plant of the All-Russian Scientific Research Inst Biol. protection rast. RAAS. No. 2012143921/13; declare 10/15/2012; publ. 20.05.14, Byul. № 14 - 5 p. [in Russian]
6. 2515688 Rossijskaya Federaciya, MPK A23K 1/18 (2006.01) A01K 67/033 (2006.01). Sposob proizvodstva pitatel'noj sredy dlya razvedeniya kokcinellidy Harmonia axiridis Pall. [Pat. 2485788 Russian Federation, IPC А23К 1/00. Method for the production of nutrient medium for the cultivation of larvae of the predatory beetle cryptlemus Cryptolaemus montrouzieri Muls] / Bugaeva L.N., Kashutina E.V., Kashutin E.N., Slobodianyuk G.A., Shirobokova I.M .; applicant and patent holder State. scientific institution Lazarevskaya Experimental Plant Protection Plant of the All-Russian Scientific Research Inst Biol. protection rast. RAAS No. 2011127858/10; declare July 6, 2011; publ. 27.06.13, Byul. № 18 - 6 p. [in Russian]
7. 2520860 Rossijskaya Federaciya, MPK C12N1/00 (2006.01) A01K67/033 (2006.01) Sposob razvedeniya kokcinellidy Harmonia axiridis Pall [Pat. 2520860 Russian Federation, IPC C12N1 / 00 (2006.01) A01K67 / 033 (2006.01) Method of breeding coccinellides Harmonia axiridis Pall] / Bugaeva L.N., Kashutina E.V., Kashutin E.N., Slobodianyuk G.A. Heishho I.V., Ignatieva T.N., Morozova L.V .; applicant and patent holder State. scientific institution Lazarevskaya Experimental Plant Protection Plant of the All-Russian Scientific Research Inst Biol. protection rast. RAAS 2012143922/10; announced 15.10.2012; publ. 04/20/14, Bull. № 11 - 5 p. [in Russian]
8. 2485770 Rossijskaya Federaciya, MPK A23K 67/033. Sposob razvedeniya hishchnogo zhuka kriptolemusa Cryptolaemus montrouzieri Muls [Pat. 2485770 of the Russian Federation 06/27/2013 Bull. No. 18. Method of breeding the predatory beetle of Cryptolamus Cryptolaemus montrouzieri Muls] Bugaeva L.N., Kashutina E.V., Kashutin E.N., Heishho I.V., Morozova L.V . [in Russian]
9. Slobodyanuk G.A. Tekhnologiya razvedeniya entomofagov na iskusstvennyh pitatel'nyh sredah. Subtropicheskoe i dekorativnoe sadovodstvo [Technology of breeding entomophages on artificial nutrient media. Subtropical and ornamental gardening] / Slobodyanuk G.A., Kashutina E.V., Yasyuk L.V. Sat. scientific Proceedings of the FGBBNU VNIICiSK of the Russian Agricultural Academy, Sochi, 2015, Vol.53, p.153-157 [in Russian]
10. Slobodianyuk G.A.Ocenka effektivnosti Harmonia axyridis, vospitannoj na iskusstvennoj pitatel'noj srede [Evaluation of the effectiveness of Harmonia axyridis, brought up on artificial nutrient medium]./ Slobodianyuk G.A., Ignatieva T.N., Yasyuk L.V. // Sat Biological plant protection is the basis for the stabilization of agroecosystems, 9th International Scientific Conference, Krasnodar, 2016, p. 296-300. [in Russian]