632.95.025.8
The aim of the study is to compare the toxicity of chlorfenapyr for M. domestica of different lines, including the natural population living in the Tyumen Region. Objectives: to establish the sensitivity of these lines to chlorfenapyr by calculating lethal concentrations and the resistance index. The objects of the study are individuals of two laboratory lines (Lab TY and Lab UF), previously not exposed to insecticides, and the natural population Nik. The Lab TY line was obtained from the Novosibirsk Agrarian University in 2009, the Lab UF line – from the Institute of Biochemistry and Genetics of the Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences in 2023. Individuals of the natural population Nik were caught in May – September 2023 in livestock buildings in the Sladkovsky District of the Tyumen Region. The contact-intestinal action of the insecticide (Pirafen, EC, active ingredient chlorfenapyr, 360 g/l) on M. domestica was assessed using the group feeding method. The experiment was conducted in laboratory conditions, where the insects were exposed to chlorfenapyr in various concentrations. The mortality of insects was recorded 24, 48, and 72 hours after exposure to the insecticide. Insects unable to move and fly were considered dead. The results of toxicological tests were analyzed by probit analysis to calculate lethal concentrations (LC5, LC50, LC95 – concentrations at which 5; 50; 95 % of the experimental insects die, respectively) using the free version of the program. Differences in two LC values were considered statistically significant if the corresponding 95 % confidence intervals did not overlap. Imagoes of both laboratory lines were similar in sensitivity to the insecticide chlorfenapyr. Individuals of the natural population were highly sensitive to chlorfenapyr, which indicates the prospects for using preparations based on it in the field of veterinary disinsection.
insecticide, toxic effect, chlorfenapyr, natural population of Musca domestica, imago, Musca domestica
Введение. Комнатная муха Musca domestica (Diptera:Muscidae) относится к насекомым, имеющим большое ветеринарное значение в силу способности механически переносить патогены человека и животных [1]. Дезинсекционные мероприятия против мух в животноводстве и птицеводстве, как правило, проводятся химическим методом, основанным на использовании химических препаратов [2]. Инсектицидная эффективность препаратов против M. domestica может снижаться из-за развития устойчивости у насекомых, что фиксируется в отношении природных популяций в России и во всем мире [3, 4].
Препараты на основе хлорфенапира (особенно в форме приманок) считаются эффективными средствами для снижения численности резистентных популяций насекомых [5–7], однако даже к данному соединению насекомые могут развивать устойчивость [8, 9]. Учитывая сказанное, для обеспечения эффективной дезинсекции важно иметь информацию о восприимчивости популяций M. domestica, обитающих на территории птицеводческих и животноводческих хозяйств, не только к традиционным препаратам, но и тем, которые планируются к внедрению.
Цель исследования – сравнение токсичности хлорфенапира для M. domestica разных линий, в т. ч. и природной популяции, обитающей в Тюменской области.
Задачи: установление чувствительности к хлорфенапиру данных линий путем расчета летальных концентраций и показателя резистентности.
Объекты и методы. Объектом исследования служили взрослые особи 3–5-дневного возраста комнатной мухи Musca domestica L. двух лабораторных линий Lab TY и Lab UF, не подвергавшихся воздействию инсектицидами, и природной популяции Nik. Линия Lab TY была получена из Новосибирского аграрного университета в 2009 г., линия Lab UF – из Института биохимии и генетики УФИЦ РАН в 2023 г. Особи природной популяции Nik были отловлены в мае-сентябре 2023 г. в животноводческих помещениях Сладковского района Тюменской области. Оценку контактно-кишечного действия инсектицида (Пирафен КЭ, д.в. хлорфенапир, 360 г/л) для M. domestica осуществляли методом группового кормления мух [10]. Учет гибели насекомых проводили через 24; 48 ч и 72 ч после воздействия инсектицидом. Насекомых, неспособных к передвижению и полету, относили к погибшим. Результаты токсикологических опытов анализировали методом пробит-анализа для расчета летальных концентраций (ЛК5, ЛК50, ЛК95 – концентрации, при которых погибает соответственно 5; 50; 95 % подопытных насекомых) с использованием бесплатной версии программы [11]. Отличия двух величин ЛК считали статистически значимыми, если соответствующие 95 %-е доверительные интервалы не перекрывались.
Результаты и их обсуждение. На рисунке 1 представлены данные по гибели насекомых после инсектицидного воздействия. Видно, что смертность насекомых зависела от концентрации инсектицида для всех трех линий. Особи природной популяции Nik оказались более чувствительны к инсектициду в сравнении с особями лабораторных линий. Так, при учете через 72 ч все самки и самцы природной популяции погибали при использовании концентрации хлорфенапира 6 мкг/г сахара, а в случае особей лабораторных линий 100 %-я смертность самок достигалась при использовании концентраций 12 мкг/г сахара (Lab TY) и 48 мкг/г сахара (Lab UF). Расчеты летальных концентраций и показателя резистентности (ПР) также подтверждают более высокую чувствительность к хлорфенапиру насекомых природной популяций (табл.).
Как видно из данных в таблице, величины полулетальных концентраций (ЛК50) хлорфенапира для обеих лабораторных линий при учете через 48 ч и 72 ч статистически значимо не отличались. Вместе с тем, ЛК95 для имаго обоих полов линии Lab UF оказалась в 3–10 раз статистически значимо выше, чем для особей линии TY. Ожидаемо токсичность хлорфенапира для самцов была выше, чем для самок. Значения полулетальной концентрации при учете через 72 ч после воздействия были статистически значимо ниже в 2,4 и в 2,8 раза для самцов, чем для самок линий Lab TY и UF соответственно, однако в случае природной популяции таких отличий обнаружить не удалось (табл.).
Известно, что токсический эффект инсектицидов на насекомых может зависеть от их массы. Например, снижение чувствительности к пиретроидам у комнатной мухи может сопровождаться увеличением массы тела [12]. В нашем исследовании средняя масса одного самца была меньше средней массы самки (рис. 2) и возможно поэтому хлорфенапир был более токсичен для самцов. Однако, в случае природной популяции токсичность хлорфенапира для имаго разного пола (если судить по величине ЛК50 через 72 ч) была одинакова несмотря на отличия средней массы самок и самцов.
Рис. 1. Смертность насекомых после инсектицидного воздействия в зависимости от концентрации хлорфенапира (Пирафен КЭ, 360 г/л) и времени наблюдения для имаго Musca domestica лабораторных линий Lab UF (а) и Lab TY (б) и природной популяции Nik (в), %
Параметры токсичности хлорфенапира (Пирафен КЭ, 360 г/л) для имаго Musca domestica разных линий
|
117 |
|
Линия |
Пол |
Время, ч |
ЛК5 (CI, 95 %), мкг д.в./г сахара |
ЛК50 (CI, 95%), мкг д.в./г сахара |
ЛК95 (CI, 95%), мкг д.в./г сахара |
Slope ± SE |
χ2 |
df |
ПР |
|
Lab TY |
Самки |
24 |
1,082 (0,740–1,581) |
6,633 (4,538–9,694) |
40,66 (27,82–59,43) |
2,305±0,084 |
0,337 |
5 |
– |
|
48 |
0,811 (0,582–1,129) |
3,897 (2,798–5,428) |
18,73 (13,45–26,09) |
2,613±0,073 |
0,712 |
6 |
– |
||
|
72 |
0,580 (0,426–0,788) |
2,362 (1,738–3,210) |
9,630 (7,087–13,08) |
2,755±0,068 |
0,716 |
6 |
– |
||
|
Самцы |
24 |
0,808 (0,607–1,075) |
2,848 (2,141–3,789)# |
16,93 (12,73–22,52)# |
3,358±0,063 |
0,460 |
4 |
– |
|
|
48 |
0,146 (0,105–0,203)# |
1,330 (0,957–1,848)# |
12,12 (8,725–16,85) |
2,264±0,073 |
0,011 |
5 |
– |
||
|
72 |
0,162 (0,121–0,215)# |
0,974 (0,732–1,298)# |
5,878 (4,415–7,826) |
2,719±0,063 |
0,047 |
5 |
– |
||
|
Lab UF |
Самки |
24 |
0,789 (0,443–1,405) |
18,191 (10,21–32,41)* |
419,6 (235,5–747,6)* |
1,329±0,128 |
0,536 |
7 |
2,7 |
|
48 |
0,464 (0,284–0,758) |
6,152 (3,763–10,058) |
81,64 (49,93–133,48)* |
1,532±0,109 |
0,539 |
6 |
1,6 |
||
|
72 |
0,363 (0,228–0,578) |
3,776 (2,371–6,013) |
39,25 (24,65–62,51)* |
1,638±0,103 |
0,719 |
6 |
1,6 |
||
|
Самцы |
24 |
0,421 (0,263–0,672) |
4,394 (2,748–7,024)# |
45,90 (28,71–73,39)*# |
1,692±0,104 |
0,921 |
6 |
1,5 |
|
|
48 |
0,216 (0,136–0,345) |
2,426 (0,521–3,870) |
27,19 (17,04–43,37)*# |
1,666±0,103 |
0,953 |
6 |
1,8 |
||
|
72 |
0,094 (0,056–0,158)# |
1,363 (0,812–2,289)# |
19,72 (11,75–33,13)* |
1,534±0,115 |
0,759 |
5 |
1,4 |
||
|
Nik |
Самки |
24 |
0,419 (0,211–0,832) |
8,177 (4,119–16,23) |
159,6 (80,38–316,9)* |
1,428±0,152 |
0,007 |
3 |
1,2 |
|
48 |
0,308 (0,203–0,467) |
1,908 (1,257–2,896) |
11,84 (7,801–17,97) |
2,186±0,092 |
0,187 |
3 |
0,5 |
||
|
72 |
0,172 (0,109–0,274) |
1,373 (0,865–2,180) |
10,94 (6,893–17,37) |
1,840±0,102 |
0,192 |
3 |
0,6 |
||
|
Самцы |
24 |
0,494 (0,325–0,750) |
2,649 (1,745–4,019)# |
14,19 (9,351–21,53)# |
2,296±0,092 |
0,004 |
2 |
0,9 |
|
|
48 |
0,276 (0,192–0,398) |
1,178 (0,818–1,698) |
5,028 (3,489–7,246)* |
2,614±0,081 |
0,671 |
2 |
0,9 |
||
|
72 |
0,065 (0,038–0,111) |
0,810 (0,476–1,377) |
10,02 (5,892–17,04) |
1,535±0,118 |
0,096 |
2 |
0,8 |
Рис. 2. Средняя масса одной особи имаго Musca domestica лабораторных линий
и природной популяции (m ± SD, мг)
В целом изученную природную популяцию Musca domestica можно считать не имеющей толерантности к препаратам на основе хлорфенапира, поскольку значения показателя резистентности при учете через 72 ч составили 0,6 и 0,8 для самок и самцов соответственно. Согласно шкале уровней резистентности при ПР ≤ 1 и ПР = 1–2 насекомые считаются высокочувствительными и чувствительными к инсектициду [10]. Полученные результаты сопоставимы с данными других исследований. Так, ПР для имаго природной популяции M. domestica, собранной в Тюменском районе Тюменской области составил 0,8 и 1,1 через 24 и 48 ч соответственно [13]. Комнатные мухи из Московской (Красногорск) и Калужской (Калуга) областей также были высокочувствительны к хлорфенапиру: ПР при учете через 72 ч составил 0,25 и 0,33 соответственно [3].
Заключение. По результатам токсикологических опытов было установлено, что имаго исследованных лабораторных линий Musca domestica близки по чувствительности к инсектициду хлорфенапиру. Учитывая собственные результаты и литературные данные можно заключить, что комнатные мухи природных популяций чувствительны к хлорфенапиру, в связи с чем в ветеринарной дезинсекции против Musca domestica целесообразно применение препаратов на его основе.
1. A systematic review of human pathogens carried by the housefly (Musca domestica L.) / F. Khamesipour [et al.] // BMC Public Health. 2018. № 18 (1):1049.
2. Metodicheskie rekomendacii po dezinsekcii i dezakarizacii zhivotnovodcheskih ob`ektov veterinarno-sanitarnogo nadzora / G.S. Sivkov [i dr.]. Tyumen', 2010. 45 s.
3. Davlianidze T.A., Eremina O.Yu., Olifer V.V. Rezistentnost' k insekticidam komnatnoj muhi Musca domestica v centre evropejskoj chasti Rossii // Vestnik zaschity rastenij. 2022. T. 105, № 3. S. 114–121.
4. Freeman J.C., Ross D.H., Scott J.G. Insecticide resistance monitoring of house fly populations from the United States // Pesticide Biochemistry and Physiology. 2019. Vol. 158. P. 61–68.
5. Eremina O.Yu. Hlorfenapir-perspektivnyj insekticid iz gruppy pirrolov dlya bor'by s rezistentnymi sinantropnymi nasekomymi // Pest-menedzhment. 2017. T. 1. № 101. S. 41–49.
6. Attractive targeted sugar bait: the pyrrole insecticide chlorfenapyr and the anti-malarial pharmaceutical artemether-lumefantrine arrest Plasmodium falciparum development inside wild pyrethroid-resistant Anopheles gambiae s.s. mosquitoes / R.N'Guessan [et al.] // Malar. 2023. J. 22 (344).
7. Comprehensive Review of the Current Knowledge of Chlorfenapyr: Synthesis, Mode of Action, Resistance, and Environmental Toxicology / P. Huang [et al.] // Molecules. 2023. 28(22):7673.
8. Hlorfenapir kak sredstvo bor'by s rezistentnymi populyaciyami nasekomyh / K.S. Krestonoshina [i dr.] // Journal of Agriculture and Environment. 2022. № 8 (28).
9. Inheritance and Fitness of Plutella xylostella (Lepidoptera: Plutellidae) Resistance to Chlorfenapyr / J.E. Lima Neto [et al.] // J Econ Entomol. 2021. Vol. 114 (2). P. 875–884. DOI:https://doi.org/10.1093/jee/toaa299.
10. R 4.2.3676-20. Metody laboratornyh issledovanij i ispytanij dezinfekcionnyh sredstv dlya ocenki ih `effektivnosti i bezopasnosti. Utv. Federal'noj sluzhboj po nadzoru v sfere zaschity prav potrebitelej i blagopoluchiya cheloveka 18.12.2020. URL: https://docs.cntd. ru/document/573820733 (data obrascheniya: 12.01.2024).
11. Mekapogu A.R. Finney's probit analysis spreadsheet calculator. 2021. URL: https://probitanalysis.wordpress.com (data obrascheniya: 21.01.24).
12. Sokolyanskaya M.P. Toksikologicheskaya i biohimicheskaya harakteristika processa formirovaniya rezistentnosti u komnatnoj muhi (Musca domestica L.) k sovremennym insekticidam: avtoref. … kand. biol. nauk / Vseros. nauch.-issled. in-t zaschity rastenij RASHN. SPb., 2007. 21 s.
13. Silivanova E.A., Shumilova P.A., Levchenko M.A. Chuvstvitel'nost' k insekticidam i aktivnost' fermentov detoksikacii u Musca domestica L. (Diptera: Muscidae) prirodnoj populyacii // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2020. № 12 (165). S. 102–109.
