Pestisit direnci - Pesticide resistance

Pestisit uygulaması, dirençli zararlılar için yapay olarak seçilebilir. Bu şemada, ilk nesil, pestisitlere (kırmızı) karşı yüksek dirençli bir böceğe sahip olur. Pestisit uygulamasından sonra, hassas zararlılar (beyaz) seçici olarak öldürüldüğü için, onun soyundan gelenler popülasyonun daha büyük bir bölümünü temsil eder. Tekrarlanan uygulamalardan sonra dirençli zararlılar popülasyonun çoğunluğunu oluşturabilir.

Pestisit direnci , bir haşere popülasyonunun , daha önce haşereyi kontrol etmede etkili olan bir pestisite karşı azalan duyarlılığını tanımlar . Zararlı türleri, doğal seleksiyon yoluyla pestisit direncini geliştirir : en dirençli örnekler hayatta kalır ve edindikleri kalıtsal değişiklik özelliklerini yavrularına aktarır.

Tüm zararlı sınıflarında ( yani mahsul hastalıkları, yabani otlar, kemirgenler, vb. ) direnç vakaları rapor edilmiştir ve 20. yüzyılda pestisit kullanımının başlamasından hemen sonra böcek kontrolünde 'krizler' meydana gelmiştir. Böcek Direnci Eylem Komitesi bölgesinin (IRAC) tanımı insektisit direnci olan ' bir kalıtsal bu etiket tavsiyesine uygun kullanıldığı zaman kontrol beklenen düzeyini elde etmek için, ürünün tekrar tekrar yetmezliği yansıyan bir böcek popülasyonunun duyarlılığında değişikliği zararlı türleri ' .

Pestisit direnci artıyor. ABD'deki çiftçiler , 1940'larda mahsullerinin %7'sini haşerelere kaptırdı; 1980'lerde ve 1990'larda, daha fazla pestisit kullanılmasına rağmen kayıp %13'tü. 500'den fazla haşere türü, pestisitlere karşı direnç geliştirmiştir. Diğer kaynaklar, sayının 1945'ten bu yana yaklaşık 1.000 tür olduğunu tahmin ediyor.

Pestisit direncinin evrimi genellikle pestisit kullanımının bir sonucu olarak tartışılsa da, haşere popülasyonlarının kimyasal olmayan kontrol yöntemlerine de uyum sağlayabileceğini akılda tutmak önemlidir. Örneğin, kuzey mısır kök kurdu ( Diabrotica barberi ) , tarlaya bir diyapozda soya fasulyesi ekildiği yılı geçirerek mısır-soya fasulyesi mahsul rotasyonuna adapte oldu .

2014 itibariyle, birkaç yeni ot öldürücü ticarileşmeye yakın ve hiçbiri yeni, dirençsiz bir eylem tarzına sahip değil. Benzer şekilde, Ocak 2019 itibariyle yeni insektisitlerin keşfi her zamankinden daha pahalı ve zor.

nedenler

Pestisit direnci muhtemelen birden fazla faktörden kaynaklanmaktadır:

  • Birçok haşere türü çok sayıda yavru üretir, örneğin haşere haşereleri büyük kuluçkalar üretir. Bu, mutasyon olasılığını arttırır ve dirençli popülasyonların hızla genişlemesini sağlar.
  • Zararlı türleri, tarım başlamadan çok önce doğal toksinlere maruz kalmışlardı. Örneğin, birçok bitki onları otçullardan korumak için fitotoksinler üretir . Sonuç olarak, otçulların ve onların konukçu bitkilerinin birlikte evrimi, zehirleri detoksifiye etmek veya zehirleri tolere etmek için fizyolojik kapasitenin geliştirilmesini gerektirdi.
  • İnsanlar genellikle haşere kontrolü için neredeyse yalnızca pestisitlere güvenirler. Bu, dirence doğru seçim baskısını arttırır. Hızlı bir şekilde parçalanmayan pestisitler, artık uygulanmadıktan sonra bile dirençli suşların seçimine katkıda bulunur.
  • Direnç karşısında yöneticiler pestisit miktarlarını/sıklığını artırabilir ve bu da sorunu daha da kötüleştirir. Ek olarak, bazı pestisitler, zararlılarla beslenen veya onlarla rekabet eden türler için zehirlidir. Bu, paradoksal olarak, daha fazla pestisit gerektiren haşere popülasyonunun genişlemesine izin verebilir. Çiftçiler giderek daha az fayda için daha fazla ödeme yaptıklarından , buna bazen pestisit kapanı veya pestisit koşu bandı denir .
  • Böcek avcıları ve parazitler genellikle daha küçük popülasyonlara sahiptir ve sivrisinekler ve bitkilerle beslenenler gibi pestisitlerin birincil hedeflerinden daha az direnç geliştirme olasılıkları daha düşüktür. Onları zayıflatmak, zararlıların gelişmesine izin verir. Alternatif olarak, laboratuvarlarda dirençli yırtıcılar yetiştirilebilir.
  • Sınırlı yaşama aralığına sahip haşerelerin (birkaç ilgili ekin bitkisinden oluşan belirli bir diyete sahip böcekler gibi) direnç geliştirme olasılığı daha yüksektir, çünkü bunlar daha yüksek pestisit konsantrasyonlarına maruz kalırlar ve maruz kalmayan popülasyonlarla üremek için daha az fırsata sahiptirler.
  • Daha kısa nesil süreleri olan zararlılar, diğerlerinden daha hızlı direnç geliştirir.

Örnekler

Direnç birden fazla türde gelişmiştir: Böcek öldürücülere karşı direnç ilk olarak AL Melander tarafından 1914 yılında kabuklu böceklerin inorganik bir böcek ilacına direnç gösterdiğinde belgelenmiştir. 1914 ve 1946 yılları arasında 11 ek vaka kaydedildi. DDT gibi organik insektisitlerin geliştirilmesi, insektisit direncinin ölü bir konu olduğuna dair umut verdi. Bununla birlikte, 1947'de DDT'ye karşı karasinek direnci gelişti. Siklodienler , karbamatlar , formamidinler , organofosfatlar , piretroidler ve hatta Bacillus thuringiensis gibi her yeni insektisit sınıfının tanıtılmasıyla , iki ila 20 yıl içinde direnç vakaları ortaya çıktı.

  • Amerika'da yapılan araştırmalar portakal bahçelerini istila eden meyve sineklerinin malathion'a karşı dirençli hale geldiğini göstermiştir .
  • In Hawaii , Japonya ve Tennessee , elmas sırtlı böcek karşı bir direnç gelişti Bacillus thuringiensis ağır kullanılmaya başladıktan sonra üç yıl yaklaşık.
  • İngiltere'de, belirli bölgelerdeki sıçanlar, ölmeden normal sıçanlardan beş kat daha fazla sıçan zehiri tüketmelerine izin veren bir direnç geliştirmiştir .
  • DDT, bazı yerlerde sıtmayı önlemede artık etkili değil . 1960'larda tarımsal kullanıma bağlı olarak direnç yavaş yavaş gelişti . Bu model özellikle Mouchet 1988 tarafından not edilmiş ve sentezlenmiştir.
  • Amerika Birleşik Devletleri'nin güneyinde, pamuk üretimine müdahale eden Amaranthus palmeri , herbisit glifosata karşı direnç geliştirmiştir ve 2021 itibariyle güney ABD'de genel olarak beş eylem bölgesine karşı dirence sahiptir .
  • Colorado patates böceği , tüm önemli böcek sınıflarına ait 52 farklı bileşiklere direnç gelişmiştir. Direnç seviyeleri, popülasyonlar ve böceğin yaşam evreleri arasında değişiklik gösterir , ancak bazı durumlarda çok yüksek olabilir (2.000 kata kadar).
  • Lahana tırtılı nedeniyle artan direnç giderek sorunlu hale geliyor bir tarım haşere olduğunu , Bacillus thuringiensis Kanadalı seralarda gösterildiği gibi. Daha fazla araştırma, Bt direncine karşı genetik bir bileşen buldu.

Sonuçlar

Böcek öldürücüler, sebze ve tahıllarda tarımsal üretkenliği ve kaliteyi artırmak için dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır (ve daha az derecede çiftlik hayvanları için vektör kontrolü için kullanımı ). Ortaya çıkan direnç, bu amaçlar için ve insanlar için vektör kontrolünde işlevi azaltmıştır.

Çoklu ve çapraz direnç

  • Çoklu dirençli zararlılar, birden fazla pestisit sınıfına dayanıklıdır. Bu, pestisitler sırayla kullanıldığında ve haşerelerin direnç gösterdiği bir sınıfın yerini yeni bir sınıfla değiştirdiğinde gerçekleşebilir.
  • İlgili bir fenomen olan çapraz direnç , haşereyi bir pestisite dirençli yapan genetik mutasyon, onu diğerlerine, genellikle benzer bir etki mekanizmasına sahip olanlara da dirençli hale getirdiğinde ortaya çıkar .

Adaptasyon

Zararlılar, onları kimyasaldan koruyan fizyolojik değişiklikler geliştirerek dirençli hale gelir.

Bir koruma mekanizması, bir genin kopya sayısını artırarak organizmanın , pestisiti daha az toksik kimyasallara parçalayan daha fazla koruyucu enzim üretmesini sağlamaktır . Bu tür enzimler arasında esterazlar , glutatyon transferazlar ve karışık mikrozomal oksidazlar bulunur .

Alternatif olarak, pestisite bağlanan biyokimyasal reseptörlerin sayısı ve/veya duyarlılığı azaltılabilir.

Bazı kimyasallar için davranışsal direnç tanımlanmıştır. Örneğin, bazı Anopheles sivrisinekleri , onları iç duvarlara püskürtülen pestisitten uzak tutan dışarıda dinlenmeyi tercih etti.

Direnç, toksinlerin hızlı atılımını, bunların vücut içinde hassas dokulardan salgılanmasını ve vücut duvarından penetrasyonun azalmasını içerebilir.

Sadece tek bir gendeki mutasyon, dirençli bir organizmanın evrimine yol açabilir. Diğer durumlarda, birden fazla gen söz konusudur. Dirençli genler genellikle otozomaldir. Bu, otozomlar üzerinde bulundukları anlamına gelir ( alosomların aksine , cinsiyet kromozomları olarak da bilinir). Sonuç olarak, direnç erkeklerde ve kadınlarda benzer şekilde kalıtsaldır. Ayrıca, direnç genellikle eksik baskın bir özellik olarak kalıtılır. Dirençli bir birey, duyarlı bir bireyle çiftleştiğinde, soyları genellikle ebeveynler arasında orta düzeyde bir direnç düzeyine sahiptir.

Pestisitlere adaptasyon, genellikle pestisitlerin yokluğunda organizmaların göreceli uygunluğunu azaltan evrimsel bir maliyetle birlikte gelir. Dirençli bireylerde genellikle üreme verimi, yaşam beklentisi, hareketlilik vb. azalır. Dirençli olmayan bireyler bazen pestisitlerin yokluğunda sık sık büyürler - ama her zaman değil - bu yüzden dirençle mücadele için denenen yollardan biri budur.

Hava sineği kurtçukları, organoklorid insektisitlere karşı direnç sağlayan bir enzim üretir . Bilim adamları, bu enzimi çevredeki pestisitleri parçalamak için kullanmanın yollarını araştırdılar, bu da onları detoksifiye edecek ve zararlı çevresel etkileri önleyecek. Organoklorürleri de parçalayan toprak bakterileri tarafından üretilen benzer bir enzim daha hızlı çalışır ve çeşitli koşullarda stabil kalır.

Direnç geni tahrik nüfus kontrol biçimleri ortaya çıkması bekleniyor ve gelişimini yavaşlatma yöntemleri üzerinde çalışmalar yapılmaktadır.

Pestisitlere yapılan yukarıdaki uyarlamalar olağandışı bir şekilde hızlıdır ve vahşi koşullar altında vahşi popülasyonlarda mutlaka normu temsil etmeyebilir. Doğal adaptasyon süreçleri çok daha uzun sürer ve neredeyse her zaman daha hafif baskılara tepki olarak gerçekleşir.

Yönetmek

Sorunu çözmek için öncelikle gerçekten neyin yanlış olduğu belirlenmelidir. Şüpheli pestisit direncinin tahlili - sadece saha gözlemi ve deneyimi değil - gereklidir çünkü pestisitin belirtilen şekilde uygulanmaması veya pestisitin mikrobiyal bozulması ile karıştırılabilir.

Birleşmiş Milletler 'in Dünya Sağlık Örgütü kuruldu Dünya Çapında Böcek ilacı direnç Ağı nedeniyle ihtiyacı artan ve karşı fonksiyonunda radikal düşüş de dahil olmak üzere tanıma artan Mart 2016 yılında zararlılar sebze.

Entegre haşere yönetimi

Entegre zararlı yönetimi (IPM) yaklaşımı direncini en aza indirmek için dengeli bir yaklaşım sağlamaktadır.

Direnç, pestisit kullanımını azaltarak yönetilebilir. Bu, dirençli olmayan organizmaların dirençli suşları geride bırakmasına izin verir. Daha sonra pestisit kullanımına geri dönerek öldürülebilirler.

Tamamlayıcı bir yaklaşım, hassas zararlıların yaşayabileceği işlenmiş ekili alanların yakınına işlenmemiş sığınaklar yerleştirmektir.

Pestisitler, haşere kontrolünün tek veya baskın yöntemi olduğunda, direnç genellikle pestisit rotasyonu yoluyla yönetilir. Bu, haşere direncini geciktirmek veya azaltmak için farklı etki biçimlerine sahip pestisit sınıfları arasında geçiş yapmayı içerir. Direnç Eylem Komiteleri, dünya çapındaki direnci izler ve bunu yapmak için, her biri, bu kategorilere giren bir eylem modu ve böcek ilacı listesi tutar: Mantar öldürücü Direnç Eylem Komitesi , Amerika Ot Bilimi Derneği ( Herbisit Direnç Eylemi) Komite'nin artık kendi planı yoktur ve bundan böyle WSSA'lara ve Böcek öldürücü Direnç Eylem Komitesi'ne katkıda bulunmaktadır . ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) da bu sınıflandırma şemaları kullanır.

Üreticiler, farklı bir pestisit sınıfına geçmeden önce bir pestisit sınıfının belirli sayıda ardışık uygulamasının yapılmasını öneremezler.

Sonuçları iyileştirmek ve mevcut haşere direncini geciktirmek veya azaltmak için farklı etki biçimlerine sahip iki veya daha fazla pestisit çiftlikte tank karışımı yapılabilir.

Durum

glifosat

Bazı ABD eyaletlerinde soya fasulyesi , pamuk ve mısır çiftliklerinin büyük çoğunluğunda glifosata dirençli yabani otlar mevcuttur . Birden fazla herbisit etki şekline dirençli yabani otlar da yükselişte.

Glifosattan önce, çoğu herbisit sınırlı sayıda yabani ot türünü öldürür ve çiftçileri direnci önlemek için mahsullerini ve herbisitleri sürekli olarak döndürmeye zorlardı. Glifosat, çoğu bitkinin yeni proteinler oluşturma yeteneğini bozar. Glifosat toleranslı transgenik mahsuller etkilenmez.

Su keneviri ( Amaranthus rudis ) içeren bir yabani ot ailesi, glifosata dirençli suşlar geliştirmiştir. 41 Missouri ilçesinde 144 su keneviri popülasyonu üzerinde 2008-2009 yılları arasında yapılan bir anket, %69 oranında glifosat direncini ortaya çıkardı. 2011 ve 2012 yıllarında Iowa genelinde yaklaşık 500 bölgede yapılan yabani ot araştırmaları, su kenevir örneklerinin yaklaşık %64'ünde glifosat direncini ortaya çıkardı.

Glifosat direncindeki artışa yanıt olarak, çiftçiler diğer herbisitlere yöneldiler ve aynı sezonda birkaç tane uyguladılar. Amerika Birleşik Devletleri'nde, orta batılı ve güneyli çiftçilerin çoğu, glifosat kullanmaya devam ediyor çünkü hala çoğu yabancı ot türünü kontrol ediyor ve dirençle başa çıkmak için artıklar olarak bilinen diğer herbisitleri uyguluyor.

Birden fazla herbisit kullanımı, glifosat direncinin yayılmasını yavaşlatmış gibi görünmektedir. 2005'ten 2010'a kadar araştırmacılar, glifosata karşı direnç geliştiren 13 farklı ot türü keşfettiler. 2010-2014 arasında sadece iki tane daha keşfedildi.

Bir 2013 Missouri araştırması, çoğalmaya dirençli yabani otların yayıldığını gösterdi. Örneklenen yabani ot popülasyonlarının %43'ü iki farklı herbisite, %6'sı üçe ve %0.5'i dörde dirençliydi. Iowa'da bir araştırma, su keneviri popülasyonlarının %89'unda ikili direnç, üçe %25 ve beşe %10 dirençli olduğunu ortaya koydu.

Direnç, pestisit maliyetlerini artırır. Güney pamuğu için, herbisit maliyetleri birkaç yıl önce hektar başına 50–75$ (20–30$/akr) arasındayken 2014'te hektar başına yaklaşık 370$'a (150$/akr) yükseldi. Güneyde, direnç pamuğu azaltan değişime katkıda bulundu. Arkansas'ta %70 ve Tennessee'de %60 ekim yapıldı. Illinois'deki soya fasulyesi için maliyetler hektar başına yaklaşık 25-160$'dan (10-65$/akr) yükseldi.

B. thuringiensis

2009 ve 2010 yıllarında, bazı Iowa tarlaları, batı mısır kök kurdu tarafından Bt toksini Cry3Bb1 üreten mısırda ciddi hasar gösterdi . 2011 yılında, mCry3A mısırı, bu toksinler arasındaki çapraz direnç de dahil olmak üzere, böcek hasarı gösterdi . Direnç devam etti ve Iowa'da yayıldı. Batı mısır kök kurdunu hedefleyen Bt mısırı, yüksek dozda Bt toksini üretmez ve yüksek dozda Bt mahsulünde görülenden daha az direnç gösterir.

Capture LFR (piretroid bifentrin içeren ) ve SmartChoice (bir piretroid ve organofosfat içeren ) gibi ürünler, çiftçilerin tek başına böcek kaynaklı yaralanmaları önleyemediğini düşündükleri Bt ürünlerini tamamlamak için giderek daha fazla kullanılmaktadır. Çok sayıda çalışma, uygulamanın etkisiz olduğunu veya dirençli suşların gelişimini hızlandırdığını bulmuştur.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar