МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»
РЕФЕРАТ
по учебной дисциплине: «Вирусология»
на тему: «Вирусные заболевания насекомых»
Студентки
3 курсаёГруппы БИ-33
Сизиковой М.О.
Научный руководитель:
Шевцова Л.В.
Гомель, 2014
ВВЕДЕНИЕ
Первые факты о поражениях насекомых вирусами описаны еще в XIX в., т.е. до открытия последних. Они широко распространены в природных популяциях. В настоящее время обнаружено свыше 1200 возбудителей вирусных заболеваний различных видов (более 800) членистоногих, из них около четверти приходится на чешуекрылых.
Вирусы насекомых высокоспецифичны и безопасны для человека и сельскохозяйственных животных, не загрязняют среды обитания. Их характеризует более низкая норма применения, по сравнению с другими биологическими средствами защиты растений.
Вирусы насекомых, как и другие вирусы, могут развиваться только в клетках живых организмов, поражая их цитоплазму или ядро. В соответствии с этим различают ядерные и цитоплазменные вирусы. Наибольший интерес для биологического способа борьбы имеют три группы вирусов: вирусы ядерного и цитоплазменного полиэдрозов и вирусы гранулеза.
Бакуловирусы могут быть использованы в качестве биоинсектицидов против значительного количества вредных видов благодаря их высокой вирулентности, специфичности и пролонгированной активности за счет эпизоотий. бакуловирус насекомое эпизоотия биоинсектицид
Также можно ставить задачу не полного уничтожения вредителя, а только уменьшения его численности до экономически неопасного уровня. Достаточно при этом одной вирусной обработки, поскольку в популяции вредителя устанавливается равновесие между насекомым и вирусом, которое может сохраняться очень продолжительное время (несколько лет). [7]
1. ИСТОРИЯ
Первые описания вирусных болезней насекомых (гусениц тутового шелкопряда) появились в литературе в середине девятнадцатого столетия. Однако еще в течение многих последующих десятилетий вирусные заболевания смешивали с бактериальными, протозойными и другими инфекционными болезнями, так как в то время не было ничего известно даже о самом существовании вирусов.
Вирусы были открыты русским ученым Д. И. Ивановским в 1892 году при изучении мозаичной болезни табака.[7]
Сознательное использование вирусов началось в 40-х годах ХХ века, когда Э.Штейнхауз (1945г.) впервые применил полиэдроз против люцерновой желтушки. Такая обработка показала высокую эффективность.[6]
В Калифорнии начались широкие испытания вирусных гранулезов и ядерных полиэдрозов против листовертки, люцерновой желтушки, репной белянки и прочих вредителей.
В России О.И.Швецова в 1954 году одна из первых обратила внимание на необходимость применения вирусов. Несколько позднее с помощью обработки яйцекладок вредителя вирусной суспензией ядерного полиэдроза были проведены успешные работы в лесах по снижению численности непарного шелкопряда. На Международном энтомологическом конгрессе в Москве в 1968 году два доклада сообщали об удачном применении гранул капустной белянки в Прибалтике и гранул озимой совки в Узбекистане. Использование вирусов в сельском хозяйстве в дальнейшем стало расширяться. Из описания свойств бакуловирусов насекомых становится ясным, почему из многочисленных представителей существующих в природе вирусов насекомых были взяты на вооружение именно эти вирусы: они безвредны для человека, полезных насекомых, растений и теплокровных животных, накапливаются в теле насекомого (до 20% от сухого веса), обладают достаточной специфичностью и являются естественными членами биоценозов.[7]
В настоящее время человечеству известны многие вирусы, которые вызывают заболевания различных растений, животных и человека. К 70 годам прошлого столетия для насекомых наибольшее количество вирусных болезней (примерно 200) было известно среди чешуекрылых. Заболевания, вызываемые этими мельчайшими возбудителями, обнаружены также у 20 видов перепончатокрылых, у 7 видов двукрылых и 1 вида жесткокрылых.[7]
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ФАКТОРЫ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
Вирусы полиэдрозов в покоящемся состоянии заключены в особые белковые образования, внутриклеточные многогранные включения - полиэдры. Число граней и размеры полиэдров различны. Бывают полиэдры, имеющие форму тетраэдров, гексаэдров, ромбододекаэдров и др. Размеры полиэдров достаточно велики (0,5-15 мкм), поэтому их можно рассмотреть с помощью светового микроскопа. Полиэдры могут быть различной формы у близких видов насекомых и одинаковыми у отдаленных видов.
Многочисленные вирусные частицы, заключенные в полиэдрах, имеют палочковидную форму у возбудителей ядерного полиэдроза и округленно-овальную - у возбудителей цитоплазменного полиэдроза.
Вирусы цитоплазменного полиэдроза в большинстве своем менее вирулентны и менее специфичны, чем вирусы ядерного полиэдроза и гранулеза.
Вирусные частицы весьма чувствительны к внешним воздействиям и не могут долго сохраняться вне клетки. Однако, будучи заключенными в защитную белковую оболочку (полиэдр или гранулу), вирусы способны сохранять свою активность в природных условиях на протяжении многих лет.[7]
3. ДЕЙСТВИЕ НА ВРЕДНЫЕ ОРГАНИЗМЫ
Белок вирусов ядерного полиэдроза, заключающий в себе вирионы, в пищеварительном тракте разрушается под действием щелочной среды и протеазы кишечника. Вирионы высвобождаются и начинают воздействовать на мембраны клеток насекомых. На самых ранних этапах инфекционного процесса, примерно через 2 ч после поглощения полиэдров насекомыми, высвобожденные вирионы взаимодействуют с микроворсинками цилиндрических клеток эпителия среднего отдела кишечника. Происходит адсорбция микроорганизмов на мембране микроворсинок. Внешняя мембрана вириона после лектин-углеводного узнавания сливается с мембраной микроворсинок, и вирусы с внутренней оболочкой (нуклеокапсиды) проскальзывают внутрь микроворсинок, а затем проникают в клетки кишечника и других тканей и органов. Из нуклеокапсида высвобождается ДНК, которая затем использует генетический аппарат хозяина для воспроизводства вируса.[1]
4. ПРИМЕНЕНИЕ
В настоящее время на территории РБ разрешены для применения следующие вирусы насекомых:
1) Вирус гранулеза яблонной плодожорки (препарат ФермоВирин ЯП, СП)
2) Грануловирус Cydia pomonella (препарат Мадекс Твин, СК).[3]
5. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
6. ПОЛУЧЕНИЕ
Применение вирусных инфекций, как и других патогенов, связано с необходимостью накопления возбудителя. Как уже указывалось, вирусы могут жить и развиваться только в клетках живых организмов.
В настоящее время известны вирусы, существующие в виде многокомпонентных систем, в которых две или более различных частицы взаимодействуют при репликации вируса. Модификации вирусных частиц, не снижающие их инфекционности, могут иметь место в определенном хозяине или возникать в процессе выделения вируса. Очищенные вирусные препараты в большинстве случаев представляют собой смесь мутантов, даже если родительский штамм преобладает в препарате, или могут содержать неполные частицы, которые не обладают инфекционностью.
У некоторых крупных вирусов инфекционные частицы могут быть самых разных размеров. При лабораторных манипуляциях с вирусами часто обнаруживаются различные отклонения от дикого типа, и такие вирусы обозначают как «варианты». На этом основании принято считать, что абсолютных критериев частоты вирусных препаратов не существует, а понятия чистоты и гомогенности являются рабочими терминами, определяемыми самим вирусом и методами, применяемыми для его выделения. Вирусный препарат может считаться практически чистым, если имеющиеся в нем примеси посторонних компонентов либо мутантных частиц не влияют на изучаемые свойства или если можно учесть это влияние.
Описанное положение существенно облегчает работу, направленную на выявление новых видов энтомопатогенных вирусов, так как насекомые, погибшие от множественной инфекции, могут длительное время храниться в коллекции и впоследствии быть источником выделения вирусных штаммов, обладающих различными свойствами и патогенностью, в том числе, и для других видов насекомых.[2]
Для вирусов насекомых, используемых в качестве биологических инсектицидов, должны быть известны следующие основные характеристики вирионов (вирусных частиц):
Природа нуклеиновой кислоты (однонитчатая и двунитчатая) и ее молекулярный вес,
1. симметрия капсида,
2. наличие оболочки у нуклеокапсида или ее отсутствие, размеры нуклеокапсида,
3. число капсомеров,
4. погружены ли вирионы в кристаллический белковый матрикс и его характеристика,
5. обладают ли вирионы антигенными свойствами,
6. чувствительность к температуре,
7. устойчивость.
Должно быть известно, как происходит репликация вируса: повреждаемые клетки и природа этих повреждений, место вирусной репликации (цитоплазма или ядро), верхние и нижние температуры развития. Должны быть описаны симптомы и диагноз болезни, специфичность вируса.[6]
Размножить вирусы на искусственных средах пока не удается. В связи с этим приходится собирать в природных условиях трупы погибших больных насекомых и в лабораторных условиях заражать здоровых насекомых. Иногда заражение производится в природе в местах их естественного размножения, а затем специалисты собирают больных особей и трупы. Для заражения насекомых обычно обрабатывают корм ранее полученным препаратом вируса. Приготовление препарата включает измельчение (растирание) трупов насекомых и последующую фильтрацию жидкости, а иногда и центрифугирование. Фильтрация и центрифугирование позволяют получить более чистый и концентрированный препарат.
При изготовлении суспензий для предварительных испытаний обычно ограничиваются измельчением погибших насекомых. Препараты, полученные указанными методами, используют для приготовления водных суспензий или дустов с каким-либо инертным наполнителем.[7]
7. НАСЕКОМЫЕ ПЕРЕНОСЧИКИ
Малярийный комар (Anopheles maculipennis) - служит специфическим переносчиком возбудителя малярии. Самцы и молодые самки питаются растительными соками, а после спаривания самки начинают пить кровь, которая необходима для развития яиц. Самки нападают на человека, домашних и диких животных. После созревания яиц самки мигрируют к водоему. Отличием от других комаров является то, что анофелес откладывает яйца вразброс, не приклеивая их друг к другу. Яйца имеют воздушные камеры и плавают на поверхности воды. Через несколько дней из яиц вылупляются личинки, дышащие воздухом. При дыхании их тело располагается параллельно поверхности водоема, а воздух поступает в трахею через дыхальца, в то время как у комаров Aedes и Culex воздух поступает через сифон. Именно по форме дыхательного сифона можно отличить куколку малярийного комара от обыкновенного: у куколки малярийного комара он имеет форму конуса. У взрослых особей различия проявляются в строении придатков головы, окраске крыльев и посадке. У самок анофелес нижнечелюстные щупики равны по длине хоботку; на крыльях расположены мелкие темные пятна; а брюшко у сидящего комара приподнято и находится под углом к поверхности.
Обыкновенные комары (Culex, Aedes) - являются переносчиками японского энцефалита, энцефалита Сан-Луи, туляремии и желтой лихорадки.
Обитают по всему миру в природных водоемах и болотистых местах. Цикл развития не отличается от такового у малярийного комара, но у комаров Culex и Aedes имеются особенности, по которым их можно отличить от малярийного собрата.
Яйца обыкновенный комар откладывает плотными кучками, дыхательный сифон появляется на личиночной стадии, а у куколки он приобретает форму цилиндра. У самок нижнечелюстные щупики короче хоботка и составляют четверть его длины, на крыльях нет темных пятен, а тело сидящего комара расположено горизонтально.
Головная (платяная) вошь (Anoplura) - мелкие бескрылые кровососущие насекомые, паразитирующие на млекопитающих, кроме сумчатых и на человеке.
Вши прекрасно приспособлены к жизни за чужой счет. Ротовой аппарат вшей представляет собой острую иглу, с помощью которой они прокалывают кожу даже у слонов. Мягкая трубочка, окружающая иглу, плотно прилегает к ранке, пищевод, расширяясь, отсасывает кровь.