КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 23-66-10015

НазваниеУмный контроль численности чешуекрылых филлофагов-вредителей.

РуководительМартемьянов Вячеслав Викторович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2026 г.

Конкурс№82 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (междисциплинарные проекты).

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-104 - Агробиотехнологии

Ключевые словачешуекрылые, биологический контроль численности, защита растений, насекомые-вредители, динамика численности, феромонный мониторинг, дистанционное зондирование земли, энтомопатогенные вирусы

Код ГРНТИ68.00.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Основная цель нашего проекта – предложить систему рационального, безопасного и относительно универсального контроля чешуекрылых как в агробиоценозах, так и в естественных лесных ценозах. Данная цель определяется проблемой формирующейся резистентности насекомых-вредителей к химическим препаратам, массово применяющимся в настоящее время. Кроме того, имеется серьезная проблема в низкой степени автоматизации процесса мониторинга вредителей, что в значительной степени ограничивает развитие биологических методов контроля численности. В первую очередь это относится к позднему принятию решения о проведении обработки, когда использование химических инсектицидов является единственной мерой. Заявляемый проект предполагает проведение междисциплинарного исследования, с выделением как фундаментальных научных задач, так и задач технологических. В рамках проекта будет выполнены задачи по улучшению системы наблюдения за чешуекрылыми вредителями для своевременного принятия решения, а также предложен комплекс новейших препаратов для эффективной защиты растений. Наши предварительные исследования совместно с коллегами математиками показали, что динамика численности некоторых видов чешуекрылых предсказывается определенными математическими моделями, вне зависимости от локации популяций (Soukhovolsky et al., under review). Соответственно, в случае подтверждения работоспособности этих моделей для других экономически важных чешуекрылых, их можно использовать для оперативного предсказания нарастания численности, опираясь только на данные предыдущих учетов. Для облегчения работы с архивными данными мы свяжем динамику численности изучаемых видов (через наносимые повреждения) с характеристиками отклика нормированного вегетационного индекса, многолетние спутниковые записи которого есть на серверах MODIS, с суточными данными по погоде. Данная связь для представителей чешуекрылых нами уже была продемонстрирована ранее (Kovalev, Soukhovolsky 2021). С помощью подобных подходов можно существенно автоматизировать физический труд учетчиков. Ключевой задачей проекта является разработка комплекса биологических (вирусных) препаратов, которые закроют основные недостатки бактериальных препаратов, а по стоимости – приблизятся к химическим препаратам. Основой для решения данной задачи послужит недавно открытый нами штамм вируса цитоплазматического полиэдроза сибирского шелкопряда (ВЦП СШ, сем Reoviridae), который демонстрирует уникальные свойства, невероятно привлекательных для выбора его в качестве эффективного кандидата (Martemyanov et al., under revision, Tokarev et al., under review). Кроме того, нами будут рассмотрены и представители сем Baculoviridae - для решения более узких задач с высокой степенью важности (например, виды, инвазивные для территории нашей страны). В рамках создания основ для вирусных препаратов специалистами в области сельского хозяйства, биологами и партнерами гидробиологами будет осуществлен комплекс работ, направленных на оценку круга восприимчивых хозяев (на сегодняшний день установлены 7 видов восприимчивых хозяев для ВЦП СШ), оценку их нецелевого воздействия, оценку путей повышения потребительских качеств создаваемого продукта (снижение себестоимости, повышение стабильности применения). На выходе проекта мы получим программу экологически безопасного контроля численности чешуекрылых вредителей, поэтому отдельный акцент в нашем проекте мы ставим на всестороннем изучении воздействия вирусной основы препарата на нецелевые объекты. В качестве максимально чувствительных агентов будут использованы эндемики-гидробионты озера Байкал. Конечным итогом вирусологического блока будет рецептура экспериментальных продуктов и технологии применения на местах. Таким образом, консолидируя специалистов разных отраслей мы хотим разработать комплексные научные и технологические решения для создания эффективной системы предсказания и экологически безопасного контроля численности чешуекрылых видов-вредителей.

Ожидаемые результаты
В результате реализации проекта мы планируем разработать комплексную систему использования так называемых «больших данных» (спутниковые записи, депонированные в архивах) для мониторинга состояния насаждений и сельскохозяйственных культур, а также математические модели прогнозирования, с целью принятия решений и последующего проведения мероприятий по контролю численности массовых видов чешуекрылых-вредителей, разработанными в проекте экологически безопасными методами. В рамках проекта предполагается организация тесного взаимодействия основной команды и команд партнеров, при котором имеющиеся компетенции и экспертиза партнеров будут взаимно дополнять друг друга. Благодаря взаимодействию специалистов по защите растений и партнеров из Красноярска (Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН) будут разработаны подходы по выявлению ослабленных насаждений, которые позволят использовать непрямые оценки (дистанционные данные, эмиссия летучих соединений, диэлектрическая спектроскопия тканей растений, параметры регуляции роста деревьев) для характеристики уровня энтомотолерантности растений. Будет оценена взаимосвязь между изученными показателями растений и реакцией дистанционных показателей (нормализованного вегетационного индекса) на температуру среды, вычисленные по данным спутниковых наблюдений. Будут развиты математические модели динамики численности и площадей повреждений для изучаемых видов чешуекрылых фитофагов для предсказания нарастания численности того или иного вида. Будут актуализированы границы распространения недавних чешуекрылых вселенцев для нашей страны (хлопковая совка, томатная моль), а также действующих чешуекрылых фитофагов (непарный и сосновый шелкопряды). Будет расширен круг восприимчивых чешуекрылых для недавно открытого нами штамма вируса цитоплазматического полиэдроза. Для этой цели, благодаря взаимодействию с математиками мы планируем существенно упростить процедуру расчета эффективной дозы для восприимчивых видов-вредителей, что на выходе позволит протестировать большее количество видов. Будут выявлены механизмы взаимодействия данного вируса с отбеливателями отечественного и импортного производства, для создания импортозамещаемой рецептуры вирусного препарата. Поскольку представители рода Cypovirus крайне редко используются для массового производства (известен всего один препарат зарегистрированный в Японии и один в Китае), недостаточно изучены их воздействие на нецелевые объекты. Несмотря на то, что эволюционно все известные на сегодня представители циповирусов не покидали класс насекомых, для полноценной оценки последствий применения препаратов с данной группой вирусов, требуется проведение анализа экологической безопасности для нецелевых объектов. В первую очередь гидробионтов обитателей пресноводных экосистем. Связано это с тем, что именно водные экосистемы в конце концов являются конечными местами накопления остаточного загрязнения любыми препаратами, поступающими с водными стоками, наземными и подземными водами. Эта работа будет проведена совместно с партнером из НИИ биологии Иркутского государственного университета на представителях эндемичной фауны озера Байкал, как организмов, наиболее чувствительных к любой форме загрязнения. В случае подтверждения безопасности препаратов с циповирусами для уникальных байкальских эндемиков будет доказана самая высокая степень их экологической безопасности, что позволит использовать разрабатываемый препарат без жестких экологических ограничений (водоохранные зоны, зоны рекреации, парки, поля и леса вблизи пасек и т.д.). В ходе работы будет изучено сохранение свойств вирусной основы препарата в серии пассажей (сохранение целостности генома, сохранение биологических свойств). Таким образом, в результате консолидированной работы трех команд проекта будет разработаны: а) научная основа для создания системы удаленного мониторинга лесных и агробиоценозов, определены точки принятия решения о проведении защитных мероприятий против чешуекрылых вредителей; б) готовая рецептура экспериментального препарата с учетом импортозамещения компонентов в случае его производства, а также протоколы применения. Значительная часть полученных в проекте результатов будет иметь международное значение, поскольку в большинстве случаев изучаются виды чешуекрылых космополиты, т.е. представляющие интерес для исследователей из других стран. Разработка универсального вирусного препарата на основе циповирусов (не ограниченного отдельными видами по отдельности), ранее никем не предлагалась - это новое для мировой науки решение. Некоторые конкурирующие лаборатории пытаются пойти этим же путем (создание универсального вирусного препарата), но с использованием совершенно других, более трудоемких подходов (инициирование вирусных коинфекций, Arrizubieta et al., 2022).

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---