میکروارگانیسم های بیمارگر حشرات

میکروارگانیسم های بیمارگر حشرات

گرد آوری : آقای فرزاد پاکارپور

برخی از میکروارگانیسم ها در روی حشرات و کنه های گیاهخوار دارای فعالیت بیماری زایی بوده و توانایی ایجاد بیماری در میزبان خود را دارند . به طور کلی حشرات و کنه ها توسط ویروس ها ، باکتری ها ، پروتوزویر ها ، قارچ ها ، ریکتسیاها و نماتدها آلوده می شوند . به این مجموعه اصطلاحا Entomopathogen   گفته می شود . در بین آنها قارچ ها ، باکتری ها ، پروتوزویرها و ویروس ها و نماتدها اهمیت زیادی نیز دارند . برخی پاتوژن ها ممکن است سبب شیوع بیماری های مستمر و پایدار در جمعیت حشرات و کنه ها شوند و گاهی نیز ممکن است به ندرت ایجاد بیماری نمایند . به علاوه ، بعضی از این عوامل بیماری زا ممکن است برای میزبان خود بسیار خطر ناک بوده و سبب مرگ و میر شدید آن شوند ، در حالی که امکان دارد بقیه تنها اثرات مزمن ایجاد نمایند . کاربرد میکروارگانیسم های بیماری زا در کنترل حشرات ، کنه های گیاهی و حتی مهره داران زیان آور ، از بهترین و پیشرفته ترین روش های زیست شناسی کاربردی است . مزیت عمده آفت کش های میکروبی در ویژگی بی خطر بودن آنها برای گونه های غیر هدف می باشد . در بعضی موارد قدرت تکثیر این میکروارگانیسم ها ، آنها را به صورت یک حشره کش پایدار در می آورد . در برنامه های مدیریت تلفیقی آفات که هدف آنها دسترسی به یک کنترل موثر ، انتخابی و با حداقل اختلال در محیط زیست و سلامتی انسان است ، این عوامل از وسایل ایده آل کنترل آفت به شمار می روند . به طور کلی از عوامل بیماری زای حشرات در مدیریت آفت به سه روش زیر استفاده می شود :

الف ) استفاده حداکثر از بیماری هایی که به طور طبیعی رخ می دهند .

ب ) برای یک کنترل پایدار و طولانی مدت یک عامل بیماری زا را در داخل جمعیت حشره آفت پخش می نمایند تا باعث مرگ و میر و ایجاد تعادل طبیعی در اکوسیستم شود .

ج ) از توکسین آنها شبیه یک حشره کش و یا کنه کش استفاده میشود .

عوامل پاتوژن بسیار متنوع هستند ولی در حال حاضر اطلاعات کمی از آنها در دسترس می باشد . امروزه بیشتر از فرآورده های باکتری پاتوژن B T یا Bacillus thuringiensis سوشهای مختلف قارچهای پاتوژن ، verticillium ، Entomophthora ، Beauvaria ، metarhizium anisopliae  بر علیه ملخ ها ، تریپس ها ، شته ها و زنبورهای تخمریز اره ای استفاده می کنند و همچنین پاتوژن  thompsoni hirsutell  در روی کنه زنگار مرکبات گونه های جنس  Wolbachia در کنه های گیاهخوار بویژه کنه های تار تن دارای فعالیت پاتوژنیک هستند و امروزه این ترکیبات در بازار وجود دارند و حدود یک درصد آفت کش ها را تشکیل می دهند .  

راه های انتقال عامل پاتوژن

• بلعیدن : در هنگام تغذیه ، وارد دستگاه گوارش شده و در معده حشره شروع به فعالیت می کنند .
• نفوذ از جلد بدن : برخی از عوامل پاتوژن در شرایط مناسب محیطی به داخل بدن نفوذ می کنند . قارچ ها تندش یافته و با ایجاد آنزیم کتیناز ، کوتیکول را حل کرده و به داخل حفره عمومی بدن نفوذ می نماید . معمولا” قارچ ها در محیط مرطوب تندش می یابند . ولی برخی نماتدها می توانند مستقیما” از جلد بدن حشرات عبور کرده و وارد هموسل حشره می شوند .
• انتقال از طریق والدین : برخی از عوامل بیماری زا می توانند دستگاه تناسلی حشره ماده را آلوده نموده و از طریق تخم نیز به نتاج منتقل شوند . به این انتقال اصطلاحا” Transovarian transmission گفته می شود . ممکن است آلودگی تخم خارجی بوده و در اثر ترشحات غدد ضمیمه دستگاه تناسلی ماده باشد . پوره یا لارو سن یک که پوسته تخمه را برای خروج از تخم می خورد به عامل پاتوژن آلوده می شود . همچنین برخی از پاتوژن ها نیز ممکن است توسط تخمریز زنبورهای انگل از یک حشره آلوده به حشره دیگر انتقال پیدا کنند . همچنین گونه های جنس  Wolbachia در کنه های تارتن از طریق آلودگی دستگاه تناسلی ، از نسلی به نسل دیگر انتقال می یابد و یکی از عوامل بروز پارتنوژنز از نوع ماده زایی در تنه های تارتن ، وجود این عامل می باشد در واقع کنه هایی نظیر کنه های جنس  Bryobiaبرای مقابله با این انگل به این پدیده روی آورده است .

دامنه میزبانی

برخی از عوامل بیماری زای حشرات از طیف وسیع میزبانی برخوردار بوده و عده ای دیگر نظیر ویروس ها و برخی از باکتری ها اختصاصی عمل می کنند . باکتری Bacillus thuringiensis پاتوژن لارو بسیاری از بالپولکداران است ، در حالی که بسیاری از قارچ ها غیر اختصاصی عمل کرده و حشرات راسته های مختلف را آلوده می نماید .

بیمارگرهای کند اثر

این عوامل بیمار گر در مدت بیش از ۲۴ ساعت در درون بدن میزبان خود حداقل یک بخش از زندگی خود را با استفاده از میزبان تکمیل می کند اغلب بیمارگرها از این نوع می باشند . این بیمارگرها غیر قابل اعتماد و غیر موثر و بطیی اثر می کنند . از اینها غیر از روش اشباعی در سایر روش های کنترل می توان استفاده کرد .

مزایای استفاده از پاتوژن ها برای کنترل حشرات گیاهخوار

• در مقایسه با سموم ، ایمن تر هستند زیرا فاقد خاصیت تجمعی در مواد غذایی بوده و در انتقال زنجیره های غذایی کمترین نقش را دارند .
• آنها اثر منفی کمتری نسبت به سایر روش های کنترل بر روی محیط طبیعی به ویژه عوامل بیولوژیک دارند به طوری که هیچ اثر نامطلوبی روی دشمنان طبیعی ندارند .

یکی از اثرات جانبی سموم شیمیایی از بین رفتن دشمنان طبیعی در حین کنترل یک آفت یا بیماری موجب ظهور و گسترش آفت یا بیماری جدیدی در محیط می شود ولی پاتوژن ها چنین اثر نامطلوب جانبی را در بر ندارند . همچنین امکان دارد جایگزین دیگری نیز به عنوان خاصیت برگشت پذیری به وجود می آید به این ترتیب قبل از اینکه تاثیر ماده شیمیایی مصرف شده بر روی گیاه سمپاشی شده از بین برود آفت یا پاتوژن در حد خیلی بالایی تکثیر و گسترش یابد . اخیرا” حشره شناسان توجه زیادی به استفاده از عوامل پاتوژن در مدیریت تلفیقی آفات از خود نشان داده اند . به این ترتیب که از دشمنان طبیعی آفت یا پاتوژن ها استفاده کرده و اگر احتیاج باشد ، آنها را با سایر روش ها تلفیق می نمایند . هدف از این کار رسیدن به میزان خسارت آفت در یک حد پایین و ثابتی است که مخصوصا در این زمینه عوامل کنترل میکروبی می تواند مفید باشد . عوامل کنترل میکروبی اغلب با سایر روش های کنترل ، بخصوص کنترل شیمیایی سازگار بوده و می تواند توام با آنها مصرف شود .

باکتری های موثر در کنترل میکروبی حشرات

تا کنون بیش از ۱۰۰ نوع باکتری بیماری زا در حشرات شناخته شده است ولی فقط تعداد اندکی از آنها از نظر تجارتی به عنوان عوامل کنترل میکروبی مورد استفاده قرار می گیرند . مهمترین آنها عبارتند از Bacillus thuringiensis و گروهی از باکتری هایی که جزء واریته های Bacillus popilliae هستند . این باکتری ها جز ء موفق ترین عوامل کنترل میکروبی بوده که از بسیاری جهات با همدیگر فرق دارند . قابلیت آفت کشی آنها در مقایسه با سموم حشره کش رایج کمتر بوده و در حدود یک دوم این سموم می باشد .

الف – باکتری ها

به طور کلی باکتری ها به دو گروه تقسیم می شوند :

1. باکتری های غیر اسپورزا

باکتری های غیر اسپورزا در دستگاه گوارش اکثر حشرات یافت شده و اغلب خاصیت بیماری زایی دارند . تا زمانی که این باکتری ها در لوله گوارش حشره باقی بمانند نسبتا” بی خطرند ، اما زمانی که همولنف حشره وارد شوند ، اغلب باعث بیماری های شدید در آن می گردند . عوامل استرس زا نظیر دمای بالا ، اثر سایر عوامل بیماری زا و سو تغذیه نیز می توانند سبب انتقال این باکتری ها به هموسل شوند . این باکتری ها بدون شک یک عامل مهم مرگ و میر در بسیاری از حشرات هستند ، اما به دلیل اینکه قدرت تکثیر و پراکنش کمی دارند تلاش زیادی در مورد استفاده از آنها در زمینه کنترل میکروبی صورت نگرفته است .

2. باکتری های اسپورزا

مهمترین عوا مل بیماری زای باکتریایی حشرات در این گروه قرار دارند که از آن جمله می توان به دو باکتری Bacillus thuringiensis و Bacillus popilliae اشاره نمود .

Bacillus thuringiensis – ۱ – ۲

این باکتری روی لارو اکثر بال پولکداران و دو بالان موثر است . اسپور و توکسین آن تحت عنوان دلتا – اندوتوکسین ایجاد بیماری می کنند . در داخل دستگاه گوارش لارو بال پولکدارانی که ph بیش از ۹ باشد کریستالهای سمی حل و توکسین آزاد می شود و در نتیجه لارو از بین می رود . در صورتی که phدستگاه گوارش نزدیک به ۷ باشد اسپور فرصت جوانه زنی پیدا می کند و امکان دسترسی آن به هموسل و ایجاد عفونت عمومی وجود خواهد داشت . در اثر مسمومیت توسط B.t دستگاه گوارش لارو فلج می شود . در صورتی که دز کشنده وارد بدن شود ، امکان دارد لارو از گرسنگی بمیرد . به سبب پایین بودن pH در دستگاه گوارش انسان و سایر مهره داران ، این باکتری قادر نیست که در آنها ایجاد آلودگی نماید .

موارد مصرف باکتری در کنترل میکروبی

تا سال ۱۹۷۱ فرآورده های تجارتی B.thuringiensis در ایالات متحده آمریکا برای مصرف بر روی بیش از ۲۰ مورد از محصولات کشاورزی و بسیاری از درختان و گیاهان زینتی نظیر پروانه حنایی یونجه ، Colias eurytheme ، کرم غوزه پنبه ، Heliothis obsolana ، لارو پروانه پشت الماسی کلم ، Pieris rapae ، لارو جوانه خوار توتون ، Heliothis virescens ، پروانه ابریشم باف ناجور ، Lymantria dispar و کرم ساقه خوار ذرت ، Ostrinia nubilalis مورد استفاده قرار گرفته است . امروزه تعدادی از فرمولاسیون های عوامل کنترل میکروبی به طور تجارتی مورد مصرف عموم قرار می گیرند .

B.thuringiensis یکی از اعضای گروه B.cereus است که باکتری های دیگری مانند B.cereus ، B.anthracis و B.mycoids را در بر می گیرد . ویژگی منحصر به فردی که Bt را از سایر اعضای این گروه متمایز می کند خاصیت بیماری زایی آن برای حشرات است . این باکتری ، پروتئین هایی با خواص حشره کشی به نام دلتا – اندوتوکسین را در مرحله اسپورزایی تولید می کند که در واقع همان Parasporal inclusions است و دارای یک یا چند سم پروتئینی به نامهای Cry و Crt می باشد . این سموم پروتئینی به شدت نسبت به حشره هدف اختصاصی عمل می کنند ولی برای انسان ، مهره داران و گیاهان غیر سمی بوده و به راحتی تجزیه می شوند ، به همین دلیل Bt از مهمترین موجودات زنده ای است که برای کنترل حشرات آفت به کار می رود . نژادهای متعددی از Bt که در حشرات راسته های بال پولکداران ، دوبالان و قاب بالان ایجاد بیماری می کنند شناسایی شده اند . هم اکنون نیز نژادهایی از این باکتری شناخته شده اند که در حشرات راسته های بال غشائیان ، جوربالان ، راست بالان ، شپش ها و نیز موجودات زنده غیر حشره ای مانند نماتد ها ، کنه های گیاهی و پروتوزوئرها ایجاد بیماری می کنند . خاصیت بیماری زایی Bt در حشرات ، بیشتر به سموم Cry مربوط می شود . یکی از مهمترین ویژگی های منحصر به فرد این سموم ، انتخابی بودن آنها در حشرات مورد حمله است . بیش از ۲۰۰ ژن Cry شناسایی و جدا شده است که به عنوان یک ابزار بسیار مهم برای کنترل طیف وسیعی از حشرات آفت به کار گرفته می شوند . شیوه عمل سموم پروتئینی Cry و Crt بدین ترتیب است که وقتی در معده میانی حشره ، کریستال های پروتئینی حل می شوند تحت تاثیر آنزیم های پروتئاز معده ، این پروتئین ها که به عنوان پیش سم عمل می کنند به مخلوطی از چهار سم کوچکتر تبدیل می شوند ، این سموم به گیرنده های ویژه ای در سلول های اپی تلیومی معده میانی متصل شده و با ایجاد سوراخ هایی در غشاء سلولی ، نفوذپذیری سلول ها را نسبت به آب به شدت افزایش می دهند . جذب میزان بالایی از آب ، باعث متورم شدن سلول و در نتیجه متلاشی شدن آن می شود . سموم مختلف این باکتری به گیرنده های خاصی در سطح سلول های اپی تلیومی گونه خاصی از حشرات متصل می شود و بدین ترتیب هر نژادی از باکتری با تولید نوع به خصوصی از سم می تواند کاملا” اختصاصی عمل کند و تنها در راسته ویژه ای از حشرات ایجاد بیماری کند . کریستال های پروتئینی این باکتری بایستی به وسیله حشره جذب شده و در معده میانی حشره تحت تاثیر آنزیم ها قرار گیرند ، به همین دلیل سرعت عمل این سموم در مقایسه با سموم شیمیایی متداول پایین تر است ۲) تا ۴۸ ساعت ) . سر انجام تحت تاثیر سم ، حشره تغذیه کردن را رها کرده و لاروهای جوان ممکن است در اثر گرسنگی تلف شوند . افزون بر این ، سایر عوامل بیماری زا نیز ممکن است این حشرات را مورد حمله قرار دهند . به طور خلاصه می توان نحوه عمل سموم کریستالی Cry را به شرح زیر بیان داشت :

• حل شدن کریستال و فعال شدن پیش سم به وسیله آنزیم های پروتئاز معده میانی که منجر به تولید یک سم خاص می شود
• متصل شدن به گیزنده های موجود در غشاء سلولی سلول های اپی تلیومی معده میانی .
• سم به داخل غشاء سلولی سلول های اپی تلیومی معده میانی نفوذ می کند .
• در غشاء سلولی سلول های اپی تلیومی سوراخ ایجاد می شود .
• فشار اسمزی سلول تغییر می کند .
• مرگ سلول و در نتیجه مرگ حشره رخ می دهد .

افزون بر سم داخلی که به وسیله همه نژادهای Bt تولید می شود ، بسیاری از نژادهای این باکتری ، به دلیل تولید سموم خارجی نیز برای حشرات بیماری زا هستند به همین دلیل سم داخلی Bt به تنهایی به عنوان یک حشره کش به فروش نمی رسد و تمام فرمولاسیون های این حشره کش افزون بر سم حاوی اسپورهای زنده نیز می باشند که میزان اثر گذاری آنها را افزایش می دهد .

مزایای استفاده از B.thuringiensis

• باکتری گستره وسیعی از تاثیر علیه لاروهایی از راسته بال پولکداران را در بر می گیرد .
• thuringiensis هیچگونه تاثیر سوئی بر روی مهره داران ، از جمله انسان و همچنین بر روی دشمنان طبیعی آفات ندارد.
• سهولت تولید این فرآورده ، آن را از نظر قیمت قابل رقابت با سایر آفت کش های شیمیایی رایج نموده است .
• خاصیت انباری نسبتا” خوب و پایداری را ، مخصوصا” در حالت ترکیب پودری دارا می باشد
• علی رغم مصرف نسبتا” زیاد به استثنای چند مورد مقاومت در مقابل تاثیر باکتری گزارش نشده است .
• سازگاری thuringiensis با سایر عوامل کنترل از جمله حشره کش ها یکی دیگر از اختصاصات مهم قابل ذکر برای این باکتری می باشد . در واقع یکی از بهترین نمونه موارد مصرف آن ، کنترل آفت لارو پروانه سفیده کلم بر روی کاهو و کلم می باشد با توجه به اینکه این فر آورده ها باید تا زمان برداشت از حمله و خسارت آفت در امان بمانند و چون با مصرف موثرترین آفت کش های شیمیایی تا یکماه قبل از برداشت محصول ، باقیمانده سم نیز در روی محصول مشاهده می شود لذا در این مرحله است که B.thuringiensis جایگزین مصرف سم شیمیایی می گردد .

معایب استفاده از B.t

این گروه از عوامل پاتوژن معایبی نیز دارند که به سه مورد آنها اشاره می شود :

• اسپورها و تا اندازه ای کریستال ها در مقابل تابش طولانی مدت فرابنفش خورشید قابلیت خود را از دست می دهند . این مشکل را تا حدودی می توان با استفاده از محافظ های اشعه ماوراء بنفش از بین برد ولی در هر صورت این نقیصه دوام و پایداری این فرآورده را در روی گیاهان محدود می کند .
• چون بعد از محلول پاشی کلیه اسپورها و کریستال ها در سطح گیاهان باقی می مانند لذا باکتری ها تنها به حشراتی اثر می کنند که از سطح گیاهان تغذیه نموده باشند . در مورد حشراتی که ساقه خوار و چوبخوار هستند باکتری موقعی بر آنها موثر خواهد بود که در یکی از مراحل زندگی خود از اندام های خارجی گیاهان تغذیه نمایند .
• کریستال ها و اسپورهای باکتری دوام عمومی کمتری را در محیط از خود نشان می دهند . یا حداقل نمی توانند یک عامل کنترل با اثر طولانی مدت در مقابل آفات باشند هر چند این مساله توسط تولیدکنندگان سم استقبال می شود زیرا موفقیت زیاد در تولید یک سم میکروبی با دوام در مقابل طبیعت متضمن تحمل ضرر و زیان فراوان برای آنها خواهد بود .

 Bacillus popilliae -2-2

واریته های مختلفی از این باکتری روی سخت بال پوشان ، خصوصا” سوسک های خانواده اسکارابیده بیماری زا هستند . این باکتری در ایالات متحده آمریکا در سطح وسیع برای کنترل لارو سوسک ژاپنی Popilliae japonica به کار رفته است . باکتری هایی که تحت نام B.popilliae طبقه بندی شده اند موجب ایجاد بیماری هایی بنام بیماری شیری در حشرات راسته سخت بال پوشان مخصوصا سوسک های خانواده اسکارابیده می شوند . این باسیل به خودی خود خیلی بیماری زا است و برای از بین بردن میزبان های خود به توکسین احتیاج ندارد (اگر چه ممکن است توکسین در ایجاد بیماری نقش داشته باشد ) . چون این باسیل در محیط زیست خیلی پایدار و با دوام است ، لذا آن را به عنوان یک عامل کنترل با دوام و با اثر طولانی مدت علیه آفات به صورت انبوه در منطقه مصرف نمود .  ولی بر خلاف B.thuringiensis ، اسپورهای B.popilliae را نمی توان در محیط های کشت مصنوعی تهیه نمود ، لذا به منظور اجرای برنامه های کنترل بایستی که باسیل یاد شده را در میزبان های زنده تولید کرد .

B.popilliae بر خلاف B.thuringiensis خود دارای خاصیت بیماری زایی بوده و برای از بین بردن حشره نیازی به تولید توکسین ندارد . البته اخیرا” کریستال های سمی B.popilliae نیز از لارو بیمار Melolontha melolontha جدا سازی شده اند . این کریستال های پروتئینی مشابه برخی اندوتوکسین های B.thuringiensis هستند ، اما ظاهرا” به جای کشتن سریع میزبان ، رشد رویشی سلول های باکتری را در همولنف آن تسریع می کنند . دوام این باکتری در محیط طولانی بوده و طی مدت زیادی بر میزبان های خود تاثیر می گذارد . هنگامی که لارو سوسک ژاپنی اسپور این باکتری را می بلعید ، اسپورها طی دو تا سه روز تندش یافته و به لوله گوارش و احتمالا لوله های مالپیگی آن نفوذ می کنند . در دمای ۳۰ درجه سانتیگراد میتوان سلول های رویشی را پس از ۳ ساعت از زمان بلع در خون حشره یافت .

• آورمکتین

آورمکتین با دز کشنده . ( LD₅₀) 50 پایین ۱۰) میلی گرم وزن بدن موش ) دارای سمیت حاد شدید است . این ترکیب برای کنترل طیف وسیعی از آفات شامل انواع نماتدهای خاکزی ، مراحل متحرک کنه های گیاهی ، مینوزها ،حشرات مکنده ، مورچه ها ، سوسک برگخوار سیب زمینی و غیره روی گیاهان زینتی ، پنبه ، مرکبات ، سیب ، گردو ، سبزیجات ، سیب زمینی و سایر محصولات استفاده می شود . دوام سم در روی سطوح سمپاشی شده حدود ۲۰ روز است . آورمکتین در خاک به سرعت توسط میکروارگانیسم ها تجزیه شده و تجمع نمی یابد .این سم عمدتا به صورت فرمولاسیون امولسیون شونده فرموله شده است . سمیت آن برای انسان و جانوران خونگرم از طریق گوارشی زیاد است . LD₅₀ حاد دهانی آن برای موش صحرایی ۱۰ میلی گرم بر کیلوگرم می باشد .

• امامکتین

 امامکتیندر اوایل دهه ۱۹۹۰ به وسیله شرکت مرک کشف گردید و سپس به شرکت نووارتیس واگذار شد . این حشره کش نیز دارای شیوه عمل مانند آبامکتین است ولی دارای اثر گوارشی به مراتب قوی تر روی حشرات راسته بال پولکداران می باشد . این ترکیب در غلظت هایی بین ۵ تا ۲۵ گرم ماده موثر در هکتار برای کنترل لاروهای بال پولکداران در محصولاتی مانند سبزی ها ، ذرت ، چای ، پنبه و سویا پیشنهاد شده است . امامکتین به صورت بنزوئیت و در فرمولاسیون امولسیونی و گرانولی قابل حل در آب با نامهای تجاری Proclaim و Affirm به بازار عرضه شده است . میزان سمیت آن تا حدودی کمتر از آورمکتین است . LD₅₀ خوراکی حاد آن برای موش ۷۰ میلی گرم بر کیلو گرم وزن بدن بر آورده شده است .

• میلبمکتین

میلبمکتین از باکتری خاکزاد Streptomyces hygroscopicus subsp aureolacrimosus از گروه Actinomycete جدا گردیده و دارای شیوه عمل مشابه آورمکتین است ، ولی دامنه فعالیت بیولوژیک آن تا حدودی کمتر می باشد . این آفت کش برای کنترل کنه های گیاهی به میزان ۶٫۷ تا ۲۸ گرم ماده موثر در هکتار پیشنهاد شده است . افزودن پارافین به مخلوط سمی باعث تشدید خاصیت سمی می شود . این ترکیب با فرمولاسیون امولسیون شونده و با نام تجاری Milbeknock توسط شرکت سانکیو به بازار عرضه شده است . سمیت میلبمکتین به مراتب کمتر از آورمکتین است . دز کشنده (LD₅₀) 50. خوراکی حاد آن برای موش بیش از۳۰۰ و برای موش صحرایی بیش از ۴۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن گزارش شده است .

• اسپینوزاد

اسپوزین از حشره کش های بسیار موثری است که از باکتری خاکزاد Saccharopolyspora spinosa از گروه Actinomycete استخراج شده است . فرم تجاری این سم Spinosad است که در واقع مخلوطی از Spinosyn A و Spinosyn D است که برای لارو پروانه ها و تریپس ها عرضه شده است . این ترکیب ابتدا سبب ایجاد انقباضات ماهیچه ای غیر ارادی شده و با تحریک سلول های عصبی در سیستم مرکزی اعصاب باعث تشنج می شود . پس از گذشت مدت زمان کوتاهی حشره مسموم ظاهرا به سبب خستگی عضلانی – عصبی ناشی از تحریک شدید دچار فلج شده و سلول های عصبی به هیچ تحریک خارجی به جز در حالتی که غلظت بالایی از این ترکیب به کار رود پاسخ نمی دهند . بدین لحاظ پیشنهاد شده که فلج کنندگی ، اولین تاثیر اسپنوزاد نبوده و خود ناشی از تحریک شدید سیستم عصبی است . به علاوه با توجه به این موضوع که فعالیت عصبی در حشرات فلج شده در سطح بالایی قرار دارد ، می توان تصور نمود که فلج شدن به سبب پایین آمدن سطح ناقل شیمیایی عصبی – ماهیچه ای و یا به دلیل به هم خوردن هم زمانی عمل تحریک و انقباض ماهیچه ای می باشد . به طور کلی مشخص شده است که تاثیر اولیه این ترکیب بر گیرنده های نیکوتینیک استیل کولین بوده و دومین نقطه اثر احتمالا گیرنده های GABA می باشد . بدین ترتیب تشنجات شدید و پایدار می تواند ناشی از نوع تاثیر اول و فلج شدن از تاثیر نوع دوم اثرات یعنی تقلید از GABA در ناحیه پس سیناپسی باشد . تا کنون هیچگونه مقاومتی نسبت به این سم گزارش نگردیده است . این ترکیب سبب مرگ سریع در حشرات گیاهخواری مانند لارو بال پولکداران ، مینوزها ، تریپس ها و سوسک های برگخوار می شود . اگر این سم به میزان ۱۲ تا ۱۵۰ گرم ماده موثر در هکتار به کار رود هیچگونه گیاهسوزی ایجاد نمی کند . مهمترین فرمولاسیون آن با نامهای تجاری Tracer ، Conserve ، Success و Spin Tor به وسیله شرکت داو آگروساینس به بازار عرضه شده است . این ترکیب با دز کشنده . (LD₅₀) 50 خوراکی حاد ۳۵۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن موش برای موجودات غیر هدف و محیط زیست بی خطر می باشد .

• پلی ناکتین ها

پلی ناکتین ها از جمله متابولیت های ثانویه ای هستند که از باکتری خاکزاد Streptomyces aureus از گروه Actinomycete به دست می آیند . این سموم با تاثیر بر لایه چربی غشاء میتوکندری ، باعث نفوذ کاتیون هایی مانند پتاسیم می شوند . وجود آب برای بروز سمیت این سموم بسیار موثر می باشد . آب این اثر را از طریق کمک به نفوذ یون ها و یا افزایش میزان نشت آنها اعمال می کند . این سموم برای کنترل کنه های تارتن درختان میوه در شرایط مرطوب بسیار موثر هستند . برای کاهش احتمال بروز مقاومت ، مخلوطی از انواع پلی ناکتین ها از جمله Dinactin ، Trinactin و Tetranactin همراه با کنه کش های دیگر به صورت فرمولاسیون امولسیون شونده و با نام تجاری Mitedidin (حاوی Fenobucarb ) و Mitedown (حاوی  Fenbutatin oxide ) به وسیله شرکت ایکوکازیی به بازار عرضه می شود . این سموم با دز کشنده (LD₅₀) 50. گوارشی حاد ۵۰۰ میلی گرم بر کیلو گرم وزن بدن موش نسبتا غیر سمی هستند .

ب – ویروس ها

بیش از ۷۰۰ نوع ویروس از بدن حشرات و کنه ها جدا سازی شده است . اکثر ویروس های بکار رفته در کنترل میکروبی متعلق به گروه Baculovirus و خانواده Baculoviridae می باشند . ویروس هایی که تا کنون از حشرات جدا سازی شده اند به سه گروه عمده زیر تعلق دارند :

• ویروس های چند وجهی هسته ای

حدود ۴۰ درصد از کل ویروس های گزارش شده از حشرات از نوع NPV می باشند . تا کنون ۸۰ درصد موارد گزارش شده از افراد راسته بال پولکداران ، ۷ درصد از راسته بال غشاییان و ۳ درصد از دو بالان بوده است . معمولا لارو آلوده قبل از مرگ به سمت بالای گیاه رفته و در آنجا می میرد سپس پوسته آن خشک و پاره می شود و میلیون ها ویروس آزاد می شود . در صورتی که لارو از برگ آغشته به ویروس تغذیه نماید ، ویروس ها به داخل بدن آن راه پیدا می کنند . حشره کش های میکروبی متعددی از ویروس هایی که اکثرا از گروه NPV می باشند تهیه شده است . در سال ۱۹۷۵ اولین حشره کش ویروسی به شکل تجارتی برای مصرف روی محصولات زراعی ، تحت نام تجارتی Elcar (شرکت Sandoz ) به بازار عرضه شد .

• ویروس های دانه ای

تا کنون بیش از ۵۰ نوع ویروس از نوع GV شناخته شده که اکثرا از حشرات راسته بال پولکداران جدا شده اند . ویروس های این گروه نسبت به ویروس های NPV اختصاصی تر عمل می کنند . ذرات GV معمولا از طریق بلع به داخل بدن حشره منتقل می شوند . فاصله زمانی بین بلع ویروس و مرگ میزبان ۲۵-۴ روز طول می کشد . علائم آلودگی در صورت آلوده شدن سلول های اپیدرمی به صورت نرم و لهیده شدن بدن ظاهر می شود . معمولا همولنف لاروهای آلوده غلیظ شده و حاوی تعداد زیادی کپسول است و کپسول ها را می توان در زیر میکروسکوپ نوری مشاهده کرد . بعد از یک تا دو هفته بدن لارو به هم فشرده شده و بندهای بدن کمی از هم فاصله می گیرند .

• ویروس های چند وجهی سیتوپلاسمی

این ویروس ها سیتوپلاسم سلول های پوششی لوله گوارش حشره را آلوده می کنند . آنها اختصاصی عمل می نمایند و توانایی بیماری زایی کمتری دارند . تا کنون بیش از ۲۰۰ نوع مختلف از این ویروس ها از لارو پروانه ها جداسازی و شناسایی شده است . پوشش پلی هدرا در این ویروس ها اکثرا بیست وجهی ولی برخی از چند وجهی های بزرگتر به شکل کروی نیز دیده می شوند . از آنجایی که معده میانی تنها بافتی است که به این ویروس ها آلوده می شود ، علائم آلودگی به این ویروس ها متفاوت از ویروس های NPV و GV می باشد . پیشرفت آلودگی در لاروها معمولا تدریجی بوده و اغلب باعث بزرگ شدن سر لاروها و در مراحل نهایی سبب تغییر رنگ بدن لاروهای آلوده نیز می شود .

مزایا و معایب استفاده از ویروس ها

مزایا :

• در داخل خاک از دوام خوبی بر خوردارند .
• اختصاصی عمل می نمایند .
• برای انسان و دام بی خطر هستند .

معایب :

• اثر آنها بطئی است .
• در خیلی از موارد مقرون به صرفه نیستند .
• خیلی سریع تحت تاثیر اشعه ماوراء بنفش قرار گرفته و غیر فعال می شوند .

پ – قارچ ها

تا کنون بیش از ۵۰۰ نوع قارچ پاتوژن حشرات و کنه ها شناخته شده اند که عمدتا از قارچ های ناقص بوده اند . مهمترین این قارچها متعلق به جنس های Verticillium ، Nomuraea ، Hirsutella ، Beauvaria و Metarhizium می باشند . قارچ ها عمدتا از راه پوست وارد بدن حشرات و کنه ها می شوند ، همچنین ممکن است از طریق روزنه های تنفسی و دهانی آلودگی صورت گیرد ولی وقتی اسپور قارچ در شرایط طبیعی رطوبتی مناسب روی کوتیکول بدن حشره قرار گیرد جوانه زده لوله تندشی ایجاد می کند . از تورم انتهای لوله تندشی ، اندامی به نام آپر سوریوم به وجود می آید که از آن هیف های نازکی شروع به رشد کرده و به لایه های کوتیکول بدن حشره نفوذ می کنند . در نفوذ هیف ها به داخل کوتیکول توام با ترشح آنزیم های مختلفی از جمله کیتینازی می باشد . آنها کوتیکول را حل کرده و امکان نفوذ هیف ها را به داخل بدن فراهم می نماید . بهتر است در موقع استفاده از قارچ های پاتوژن دقت شود تا توام با ظهور و یا حضور حشرات بالغ باشد زیرا اگر آلودگی با پوست اندازی مراحل لاروها و یا پورگی توام باشد ممکن است آلودگی بر طرف گردد . در هر صورت پس از ورود قارچ به هموسل رشد کرده و به تدریج تمام بدن حشره را پر می کند و حشره آلوده سریع می میرد . حشرات مرده معمولا گچی می شوند و هیف های قارچ بعد از مرگ حشره به رشد خود ادامه داده و بعد از این مرحله ، آنها زندگی ساپروفیتی پیدا کرده و بافت های بدن میزبان کاملا تجزیه می شود .

قارچ ها نسبت به سایر میکروارگانیسم ها از دامنه میزبانی وسیع تری برخوردار بوده و می توانند عده زیادی از حشرات را آلوده نمایند . آنها در راسته های مختلف حشرات نظیر بال پولکداران ،شته ها و شپشک های نباتی ،برخی از بال غشائیان ، سخت بال پوشان و دو بالان آلوده می کنند . آنها دامنه میزبانی وسیعی دارند . قارچ های پاتوژن B.bassina روی سخت بال پوشان و سن گندم M.anisopliae var. acridium روی ملخ موثر می باشد . قارچ های پاتوژن V.lecanii و Entomophthora aphidis روی طیف وسیعی از شته ها موثر بوده و همچنین E.acaridida و Hirsutella thompsonii اختصاصا در زوی کنه ها (Acari) و قارچ های آبزی Coelomomyces و Culicinomyces در روی پشه ها ایجاد آلودگی کرده و در کاهش جمعیت آنها موثرند . در بین قارچ های پاتوژن شناخته شده ، تنوع گونه ای بیشتر در جنس Entomophthora بوده و در بین گونه های این جنس نیز ، قارچ E.sphaerosperma از تنوع میزبانی گسترده ای برخوردار می باشد .

مزایای استفاده از قارچ های پاتوژن حشرات

• پرورش آسان : اغلب آنها در روی محیط های کشت قارچی مصنوعی استاندارد نظیر سیب زمینی آگار یا مالات رشد کرده و به مواد غذایی اختصاصی نیاز دارند . در بین آنها گونه های جنس Entomophthora به محیط کشت محتوی مواد حیوانی ، احتیاج دارند .
• بی خطر بودن برای انسان و دام : اکثرا قارچ ها در دمای بین ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتیگراد بهترین رشد و نمو را دارند ولی خوشبختانه در دماهای بالا مثل ۳۷ درجه سانتیگراد رشد مناسبی را ندارند به همین لحاظ برای انسان و سایر حیوانات خونگرم خطر جدی محسوب نمی شوند .
• آسانی انتشار : در محیط های کشت و یا در روی میزبان های خود در شرایط مرطوب به سهولت تولید اسپورهای غیر جنسی می نمایند و این اسپورها به آسانی توسط باد ، باران و قطرات آب در محیط پراکنه می شوند .
• مقاومت در شرایط نامساعد محیطی : بسیاری از قارچ ها در شرایط نامساعد ، اسپورهای جنسی خیلی مقاوم با اسپورهای غیر فعالی را تولید می نمایند ، این اسپورها ممکن است پخش و پس از استقرار در روی حشرات ، آنها را آلوده نمایند . همچنین در شرایط مساعد محیطی فرم غیر جنسی تولید می کند . خاک مخزن مناسبی برای دسترسی به قارچ های پاتوژن می باشد .

معایب استفاده از قارچ های انتموپاتوژن

• حساسیت به خشکی : اسپورهای آنها در برابر پرتو فرابنفش و خشکی محیط حساس می باشد . مشکل دیگر تهیه انواع قابل قبولی از مواد اینوکولوم برای مصرف در سطح مزارع است ولی قارچ ها در داخل خاک و پس مانده های مواد آلی می توانند دوام خوبی داشته باشند .
• عوامل محیطی متعددی در تشکیل یک اپی زوتیک قارچی در منطقه ای آلوده به آفت موثر هستند لذا فراهم شدن شرایط محیطی مساعد برای موفقیت آمیز شدن عوامل تلقیحی در یک محیط مشکل است .
• حساسیت در برابر قارچ کش ها : بسیاری از قارچ های انتموپاتوژن به قارچ کش های معمولی حساس هستند .

ت – تک سلولی ها

 تک سلولی های مختلفی در روی حشرات دارای فعالیت انگلی هستند . برخی در روی حشرات مفید و برخی دیگر روی حشرات گیاهخوار فعالیت دارند . تک سلولی Nosema melolonta در روی کرم سفید ریشه و N.apis در روی زنبور عسل و N.locusta روی ملخ ها موثر هستند . گونه اخیر در حال حاضر با نامهای اتاک ، نولو بی بی ، نولو- بیت در بازار وجود دارد که دارای ۵۰ درصد قدرت کشندگی و ۳۰ درصد قدرت عقیم کنندگی در روی ملخ ها می باشد . وقتی به صورت محلول به کار رود با تاخیر عمل کرده و بعد از ۲ تا ۴ هفته علائم آلودگی آن ظاهر می شود ، ولی اگر به صورت طعمه مصرف گردد حداکثر اثر آفت کشی را ایجاد می کند . این میکروارگانیسم ها از طریق تخم از نسلی به نسل دیگر منتقل شده و تا ۴ سال می توانند دوام پیدا کرده و لذا می توانند کنترل طولانی مدتی روی ملخ ایجاد نمایند .

ث – نماتدها

برخی از نماتدها در روی حشرات دارای فعالیت انگلی هستند . آنها تنها گروهی از انگل های پر سلولی جانوری حشرات هستند که در کنترل حشرات استفاده می شود . در این زمینه اولین بار نماتد Steinernema (Syn : Neoaplectana ) glaseri از بدن لاروهای سوسک ژاپنی جدا شد که قادر به انگلی کردن آن می باشد زیرا این جانوران قادر به جستجوی میزبان بوده و پس از یافتن آن به راحتی آن را مورد حمله قرار داده و قادر به انگلی کردن آنها می باشد . به طور کلی آنها به روش های مختلف از قبیل دهان ، مخرج یا روزنه های تنفسی وارد بدن میزبان خود می شوند . برخی نماتدهای انگلی حشرات نیز با انتقال باکتری های بیماری زا به داخل بدن حشرات ، باعث ایجاد بیماری می شوند . این باکتری ها با نماتدها رابطه همزیستی دارند .

عوامل محدود کننده نماتدها

 حساسیت در برابر رطوبت نسبی : یکی از عوامل محدود کننده فعالیت نماتدها رطوبت نسبی محیط است زیرا آنها در هنگام کمبود رطوبت دچار رکود نسبی شده و غیر فعال می گردند .

ناسازگاری با سایر عوامل انتموپاتوژن : گاهی اوقات عوامل بیماری زا نظیر قارچ ها اثر آنتاگونیستی روی آنها داشته و فعالیت آنها را کم می کند .

الف-  Steinernema carpocapsa

از این نماتدها فرآورده های تجارتی مانند Biovector ، Exhibit ، Carponem ، Vector ، Sanplant و Helix عرضه شده است که برای کنترل لارو بال پولکداران خصوصا کرم سیب به کار می روند . باکتری همزیست این نماتد X.nematophilus نام دارد . این نماتد سریع عمل کرده و در مدت ۴۸ ساعت میزبان خود را از بین می برد .

ب – Steinernema feltiae

از این نماتد فرآورده های تجارتی با نامهای Entonem ، Nemasys ، Sciarid ، Magnet و Tarunem تهیه شده و برای کنترل پشه های X.bovieni می باشد . علاوه بر این ، در برنامه های مدیریت تلفیقی علیه کرم سیب به صورت توام با باکتری Bacillus thuringiensis نیز به کار رفته است .

ج – Heterorhabditis megidis

باکتری همزیست این نماتد X.luminescence می باشد . فرآورده تجارتی به نام Larvanem از این نماتد تهیه شده است .

مزایا و معایب

مزایا :

• اختصاصی عمل کرده و تاثیر کمتری روی گونه های غیر هدف دارند .
• برای مهره داران و گیاهان بی ضرر می باشند .
• باقیمانده سمی در محصولات کشاورزی ندارند .
• اثرات سوء زیست محیطی کمتری در بر دارد .
• عدم طغیان آفات ثانوی .
• سازگاری با بسیاری از آفت کش های شیمیایی ، پارازیتوییدها ، پرداتورها و سایر عوامل بیماری زا
• دز برخی از موارد با استقرار عامل پاتوژن ، امکان کنترل بیولوژیک کلاسیک فراهم می شود
• سازگاری به اعمال تغییرات ژنتیکی با روش های بیوتکنولوژی .

معایب :

• اختصاصی عمل کرده و برای کنترل سایر گونه های آفت نیاز به اجرای عملیات جداگانه می باشد
• برخی از فرآورده های آنها بر موجودات زنده غیر هدف تاثیر سوء ایجاد می کنند .
• اثر بطئی بوده و در زمان طولانی تری نتیجه اثر آنها مشخص می گردد .
• در برخی موارد امکان انتقال عامل پاتوژن به داخل بدن حشره آفت مشکل می باشد .
• در برابر شرایط نامساعد محیطی حساس بوده ، غیر فعال شده و یا از بین می روند .
• پرورش و تولید انبوه آنها با هزینه زیاد و یا نیاز به انگل اجباری دارند .
• در برخی از موارد ممکن است با ایجاد جهش ، به عوامل بیماری زای خطرناک محیطی تبدیل شوند