Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к борьбе с насекомыми-вредителями растений. Предложены соединения и композиции, содержащие одно или несколько летучих углеводородных соединений, подходящих как для отпугивания, так и для привлечения насекомых-вредителей, таких как белокрылки. Также предложены способы получения и применения привлекающих или отпугивающих соединений/композиций и контролирования нашествия насекомых и ущерба от них в поле и/или в теплицах. Данные композиции подходят для борьбы с насекомыми-вредителями растений, в частности, сокососущими насекомыми подотряда Sternorrhyncha. Насекомые подотряда Sternorrhyncha включают листоблошек, белокрылок, тлей, червецов и щитовок и обладают общим свойством, а именно, утилизацией сока растения как источника их пищи. Другими насекомыми-вредителями растений, с которыми можно бороться, являются трипсы, клещи (например, паутинные клещи) и толстоголовки. В предпочтительном варианте осуществления предложены способы и композиции для контролирования нашествия белокрылки и поражения белокрылкой культурных растений. В другом варианте осуществления соединения и/или композиции могут быть использованы для отпугивания насекомых семейства Culicidae, особенно видов, относящихся к роду Anopheles (у которого существуют примерно 400 видов, 30-40 которых переносят малярию, такие как виды комплекса A. gambiae), Culex и/или Aedes. Также можно привлекать или отпугивать, согласно данному изобретению, представителей семейства Ceratopogonidae, мокрецов, например, родов позвоночных кровососущих Culicoides, Forcipomyia (Lasiohelea), и Leptoconops, таких как Culicoides impunctatus (высокогорный мокрец или шотландский кусающий мокрец).
Уровень изобретения
Белокрылки родов Bemisia (бататовая белокрылка) и Trialeurodes (тепличная белокрылка) являются основными вредителями культурных растений во всем мире, вызывающими экономические потери, особенно из-за переноса вирусов растений в процессе питания (т.е. они действуют как “переносчики вируса”). Bemisia tabaci способна переносить более 60 различных Geminiviridae плюс ряд кринивирусов, многие из которых относятся к Begomoviruses, такие как вирус мозаики африканского маниока (ACMV), вирус мозаики фасоли (BGMV), вирус карликовости бобов, вирус желтой курчавости листьев томата (TYLCV), вирус крапчатости томата (TMV) и другие. Поражаются культуры тропического и умеренного климата, такие как томаты, бобы, тыквенные, клубни картофеля, хлопчатник, маниок и виды батата. До сих пор главная стратегия контроля представляет собой применение инсектицидов с целью уничтожения взрослых особей, молодых особей и яиц. Кроме значительных затрат на применение инсектицидов данная практика оказывает вредное влияние на окружающую среду. Кроме того, существуют трудности при борьбе с В. tabaci инсектицидами из-за возникновения устойчивости к активным ингредиентам.
Для снижения применения инсектицидов существует потребность в новых способах контролирования поражения и потерь сельскохозяйственных культур, вызываемых белокрылкой, культур, выращиваемых как в поле, так и в теплице. Из литературы известно, что летучие компоненты могут непосредственно влиять на поведение насекомых (например, Bruce et al., 2005, Trends Plant Sci. 10: 269-74). Один из путей контроля за переносом вирусов белокрылкой состоит в идентификации репеллентов для насекомых, которые можно применять на культурных растениях или около них, и/или аттрактантов для насекомых, которые можно применять на близлежащих площадях, чтобы заманивать насекомых-вредителей прочь от культуры. Проблема идентификации аттрактантов и/или репеллентов состоит в том, что соединения, которые известны для привлечения одних видов, могут отпугивать другие виды насекомых. Поэтому часто нельзя сделать выводы об аттрактантных или репеллентных свойствах соединений или композиций в отношении видов, которые могут отличаться по их сенсорному восприятию и поведению в потреблении пищи. Белокрылки, например, исследуют их растения-хозяева легким прикосновением (используя механосенсоры или хемосенсоры) к эпидермальной поверхности, перед пункцией в сосудистую ткань (опробование). Их выбор в данной точке вызван воздействием, например, в значительной степени производимыми репеллентами, но, вероятно, также свойствами поверхности листа. Предпочтение непосредственно связано с действием и переносом вирусов, который имеет место после опробования. Чтобы избежать переноса вирусов, опробование должно быть предотвращено или, по меньшей мере, значительно снижено. Это означает, что соединения, которые убивают белокрылок только после произошедшего опробования, не подходят в качестве средств защиты растений, поскольку вирус уже будет перенесен. Кроме того, насекомые-хищники белокрылок не должны подвергаться действию репеллента или аттрактанта, так как они полезны для снижения популяции белокрылки.
Другая проблема идентификации подходящих соединений и/или композиций для борьбы с белокрылками состоит фактически в том, что природные композиции свободного пространства над растением и содержимое железистых трихом растения включают большое число различных соединений в разных концентрациях, которые изменяются в зависимости от видов и отдельных растительных линий или разновидностей внутри видов. Даже если композиция свободного пространства над растением, как целое, идентифицирована по наличию определенного действия на насекомых-вредителей, идентификация компонентов или комбинаций компонентов, которые могут быть подходящими в качестве аттрактантов или репеллентов, представляет собой нелегкую задачу, и до настоящего времени отсутствует подходящий репеллент или аттрактант для белокрылок и других сокососущих насекомых-вредителей.
Zhang et al. (J. Econo Entomolog 2004, 97, p. 1310-1318) исследовали 0,25% растворы имбирного масла в качестве репеллента для B. argentifolii. В невыборочных тестах только от 10,2 до 16,6% менее взрослых особей белокрылок садились на обработанные растения и не было установлено никакой разницы в числе яиц, отложенных на растениях. Повышение концентрации имбирного масла было связано с фитотоксичностью, тем самым мешающей эффективному использованию имбирного масла в качестве репеллента для белокрылки.
ЕР 0583774 описывает применение растительного масла для снижения фитотоксичности агентов для борьбы с насекомыми на листве, при помощи которого может быть использован любой тип агента для борьбы с насекомыми.
Железистые трихомы представляют собой вырост на листве и стеблях рода Lycopersicon (в настоящее время классифицируемого как Solanum) и были показаны для получения большого числа вторичных соединений, таких как сесквитерпеновые углеводороды, сесквитерпеновые кислоты, метилкетоны и эфиры сахаров. В нескольких исследованиях сделаны попытки коррелировать плотность железистых трихом с устойчивостью по отношению к вредителям растений, таким как кукурузная совка (Heliothis zea) или колорадский жук (Kauffman and Kennedy, 1989, J. Chem. Ecol. 15, 1919-1930; Antonious, 2001, J. Environ. Sci. Health B 36, 835-848 и Antonious et al., 2005, J. Environ. Sci. Health B 40: 619-631). Также были выявлены метилкетоны, 2-ундеканон и 2-тридеканон, сохраняемые в железистых трихомах вида L. hirsutum f. glabratum, для проявления токсичного эффекта против личинок колорадского жука на четвертой возрастной стадии и взрослых особей белокрылок B. tabaci, соответственно (Antonious et al., 2005, J. Environ. Sci. Health B 40, 619-631).
Antonious и Kochhar (J. Environ. Science and Health B, 2003, B38: 489-500) экстрагировали и количественно определили цингиберен и куркумен из разновидностей дикого томата с целью отбора диких типов томата, которые могут быть использованы для получения сесквитерпеновых углеводородов при производстве природных инсектицидов. Однако не раскрыто, способны ли такие соединения к применению в качестве репеллентов или аттрактантов. Отмечено, что цингиберен был связан с устойчивостью к колорадскому жуку и устойчивостью к свекольным “походным червям”, тогда как куркумен был связан с инсектицидными эффектами.
Отмечено, что виды дикого томата L. hirsutum f. typicum устойчивы к B. argentifolii (Heinz et al. 1995, 88: 1494-1502), но устойчивость растения на основе трихом могла, конечно, иметь различные причины, и из данной публикации нельзя делать выводы в отношении присутствия или идентичности соединений, которые обладают свойствами для привлечения или отпугивания белокрылок.
Kostyukovsky et al. (Acta Horticulturae 2002, 576, 347-358) установили, что фумиганты из эфирных масел растений (цинеол, сафрол, эфирное масло из Labiatae или Foeniculum vulgare, или М-бромид), нанесенные на вредителей срезанных цветов (например, B. tabaci) в концентрациях 10-20 мг/л, вызывали смертность спустя 2-4 часа после экспозиции (см. таблицу 5).
Freitas et al. (Euphytica 2002, 127: 275-287) исследовали генетическую наследственность генов для получения как сесквитерпенового цингиберена, так и типов железистых трихом I, IV, VI и VII в межвидовых скрещиваниях между L. esculentum (культивируемый томат с малым уровнем цингиберена) и диким L. hirsutum var. hirsutum (с высоким уровнем цингиберена). Содержание цингиберена в F2 растениях способствовало устойчивости к B. argentifolii за счет корреляции, и было предложено скрещивать растения с одновременно высокими уровнями цингиберена, 2-тридеканона и/или ацилсахаров, чтобы содействовать более высоким уровням устойчивости к белокрылке. Однако скрещивание для устойчивости к сельскохозяйственным вредителям существенно отличается от разработки композиций для отпугивания или привлечения сельскохозяйственных вредителей. Отсутствует указание на то, как применять синтетический или очищенный цингиберен в качестве репеллента для белокрылки, как таковой или в комбинации с другими соединениями.
Сущность изобретения
Авторами настоящего изобретения найдено, что 10 терпенов (или аналогов терпена) связаны со способностью к отпугиванию/привлечению сокососущих насекомых-вредителей, в частности, белокрылок. Данные соединения могут быть использованы по отдельности или в комбинации для создания композиций, эффективных в качестве репеллентов для насекомых и/или аттрактантов для насекомых. Предлагаются репеллентные композиции для насекомых (в частности, отпугивающие сокососущих насекомых-вредителей культурных растений, предпочтительно белокрылок), содержащие или состоящие из одного или нескольких следующих семи соединений: куркумен, особенно альфа-куркумен (сесквитерпен), мирцен, особенно бета-мирцен (монотерпен), цимен, особенно пара-цимен (углеводород, родственный монотерпену), терпинен, особенно гамма-терпинен (монотерпен) и/или альфа-терпинен (монотерпен), цингиберен (сесквитерпен) и/или фелландрен, особенно альфа-фелландрен (монотерпен), а также способы их применения и диспенсеры или другие контейнеры, или материалы-подложки, содержащие их.
Предлагаются композиции аттрактантов для насекомых (в частности, привлекающие сокососущих насекомых-вредителей культурных растений, предпочтительно белокрылок), содержащие или состоящие из одного или нескольких следующих трех соединений: фелландрен, особенно бета-фелландрен (монотерпен), лимонен (D- и/или L-изомер) (монотерпен) и/или 2-карен (монотерпен), а также способы их применения и диспенсеры или другие контейнеры, или материал, содержащий их.
В другом варианте осуществления изобретения вышеприведенные соединения-репелленты или соединения-аттрактанты, или композиции применяют для привлечения или отпугивания насекомых семейства Culicidae (отряд Diptera) и/или Ceratopogonidae, особенно кровососущих насекомых, которые вызывают раздражение и потенциально переносят заболевания людям и животным, таких как комары.
Общие определения
“Насекомые-вредители растений” или “вредители растений”, или “насекомые-вредители”, или “виды вредителей растений” представляют собой виды насекомых, которые вызывают заражение и повреждение на сельскохозяйственной культуре и/или на декоративных растениях (виды растений-хозяев), путем инвазии растений или части растения. “Инвазия” представляет собой присутствие большого числа вредных организмов на площади (например, на поле или в теплице), на поверхности растения-хозяина или на всем, что могло бы контактировать с растением-хозяином, или в почве. Насекомые-вредители включают сокососущих насекомых-вредителей (см. ниже), но также других насекомых-вредителей, таких как трипсы, цикады, клещи (например, паутинные клещи и другие) и толстоголовки.
“Насекомые-вредители млекопитающих” или “переносчики заболеваний млекопитающих” относятся в настоящем описании к насекомым отряда Diptera, которые являются кровососущими/жалящими насекомыми и потенциально способны действовать как переносчики заболеваний людей и/или млекопитающих (но необязательно, они могут быть слегка раздражающими), таких как малярия. При упоминании в настоящем описании “насекомых-вредителей” подразумевается, что разделы данного документа также применяются к насекомым, привлекающим животных, особенно млекопитающих, аналогичным образом к вредителям растений, за исключением того, что они являются кровососущими/жалящими насекомыми.
“Сокососущие насекомые-вредители” включают вредителей растений подотряда Sternorrhyncha (из отряда Hemiptera, класса Insecta), т.е. насекомых-вредителей, которые включают листоблошек, белокрылок, тлей, червецов и щитовок и обладают общим свойством, а именно, утилизацией сока растения как источника их пищи.
“Тли” включают в настоящем описании насекомых-вредителей растений семейства Aphididae, таких как Aphis gossypii, A. fabae, A. glycines, A. nerii, A. nasturtii, Myzus persicae, M. cerasi, M. ornatus, Nasonovia (например, N. ribisnigri), Macrosiphum, Brevicoryne и другие.
“Насекомые-переносчики” представляют собой насекомых, которые способны к переносу и передаче вирусов растениям. В контексте переносчиков заболеваний млекопитающих насекомые-переносчики являются насекомыми, которые атакуют млекопитающих и могут потенциально передавать заболевания млекопитающим, такими как комары, которые способны передавать паразита Plasmodium людям или сердечного червя собакам.
“Белокрылка” или “белокрылки” относятся к видам рода Bemisia, в частности, B. tabaci и B. argentifolii (также известному как биотип В вида B. tabaci), и/или к видам рода Trialeurodes, в частности, T. vaporariorum (тепличная белокрылка) и Т. abutinolea (листовая белокрылка). Включенными в настоящее описание являются все биотипы, такие как биотип Q и B вида B. tabaci, а также любые стадии развития, такие как яйца, личинки, куколки и взрослые особи.
Соединение-“репеллент” или композиция “репеллента” относится к одному или нескольким соединениям, которые отпугивают один или несколько видов насекомых-вредителей (например, белокрылок) и значительно снижают инвазию и/или повреждение, вызванные насекомым-вредителем (например, белокрылкой) на обработанной площади и/или поверхностях, по сравнению с той же самой площадью и/или поверхностями, не обработанными репеллентом (при измерении в одной или нескольких временных точках после применения репеллента). “Значительное снижение” представляет собой снижение, по меньшей мере, на 5%, предпочтительно, по меньшей мере, на 10%, 15%, 20%, 30%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% или более (100%). Инвазия и/или повреждение, вызванные насекомым(и)-вредителем(ями) (например, белокрылкой), могут быть измерены различными способами, например, оценкой физиологического состояния растения или оценкой, например, численностей насекомых-вредителей, отложенных яиц насекомого, опробования ткани насекомым, передачи вируса или заболеваемости, потерь урожая, повреждения ткани растения или любых других прямых или косвенных симптомов инвазии/повреждения от насекомых, и т.д. В контексте насекомых-вредителей млекопитающих, для оценки и/или количественного определения эффекта могут быть использованы, например, численность насекомых, укусы насекомых или симптомы заболевания.
Соединение-“аттрактант” или композиция “аттрактанта” относится к одному или нескольким соединениям, которые привлекают один или несколько видов насекомых-вредителей (особенно сокососущих насекомых-вредителей, таких как белокрылки) и значительно повышают численность вредных организмов (например, белокрылок) на обработанной площади и/или поверхностях по сравнению с той же самой площадью и/или поверхностями без аттрактанта (при измерении в одной или нескольких временных точках после применения аттрактанта). “Значительное повышение” представляет собой повышение, по меньшей мере, на 5%, предпочтительно, по меньшей мере, на 10%, 15%, 20%, 30%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% или более. Когда аттрактант применен на растительных тканях, эффект аттрактанта может быть измерен различными способами, например, оценкой численности насекомых в одной или нескольких временных точках после применения аттрактанта, или оценкой повреждения тканей или других симптомов, связанных с инвазией/повреждением от насекомых. Если аттрактант применен на других материалах-подложках, таких как небиологические материалы/участки (ловушки, твердые подложки и т.д.), то оценивают численности насекомых на обработанных по сравнению с необработанными материалами/участками. В контексте насекомых-вредителей млекопитающих, например, для оценки и/или количественного определения эффекта (привлечения) может быть использована, например, численность насекомых.
“Эффективное количество” соединения-репеллента или композиции репеллента относится к количеству, достаточному для значительного снижения инвазии и/или повреждения, вызванных насекомыми-вредителями (особенно одним или несколькими сокососущими насекомыми-вредителями, такими как белокрылки), на обработанных растениях по сравнению с необработанными растениями. В контексте насекомых-вредителей млекопитающих эффективное количество соединения-репеллента или композиции репеллента относится к количеству, достаточному для значительного отпугивания насекомых, указанных выше.
“Эффективное количество” соединения-аттрактанта или композиции аттрактанта относится к количеству, достаточному для значительного повышения численности насекомых-вредителей (особенно одного или нескольких сокососущих насекомых-вредителей, таких как белокрылки, и/или их стадий, например, отложенных яиц) на обработанной площади или на обработанных поверхностях по сравнению с необработанной площадью или поверхностями. В контексте насекомых-вредителей млекопитающих эффективное количество соединения-аттрактанта или композиции аттрактанта относится к количеству, достаточному для значительного привлечения насекомых, указанных выше.
“Активный ингредиент” относится к ингредиенту(ам) в композиции, который(е) является/являются биологически активным(и), например, репеллентами или аттрактантами для насекомого-переносчика/вредителя. “Инертный ингредиент” или “неактивный” относится к ингредиентам, которые не являются биологически активными (по меньшей мере, в отношении целевого насекомого-переносчика), таким как носители активного ингредиента(ов), например, вода, масло или носители на основе масла, растворители и т.д.
“Растворитель” представляет собой жидкость, которая растворяет твердое вещество, жидкость или газообразное растворенное вещество, образуя раствор, дисперсию или эмульсию.
“Ловушки” относятся к материалам, на которые нанесено эффективное количество соединения-аттрактанта или композиции аттрактанта. Обычно ловушка может представлять собой множество растений (ловушка-культура или растения для ловушки) или контейнер (например, ловушка для насекомых), или поверхность, или жидкость, в которых применяют соединение-аттрактант или композицию аттрактанта так, что насекомые заманиваются по направлению к ловушке или в/на ловушку. Соединение-аттрактант или композиции аттрактанта могут быть также названы “препаратом-приманкой”.
“Инсектициды” или “инсектицидный” относятся к соединениям или композициям, которые (в противоположность репеллентам) уничтожают или инактивируют одну или несколько стадий развития насекомого (овициды, ларвициды, адультициды и т.д.), например, они влияют на смертность, а не на распространение насекомых.
“Пожиратели насекомых-вредителей” или “паразиты насекомых-вредителей” относятся в настоящем описании к организмам, которые питаются насекомым-вредителем или паразитируют на насекомом-вредителе. Например, “пожиратели белокрылки” или “паразиты” относятся в настоящем описании к организмам, таким как виды насекомых, которые снижают численность белокрылки путем истребления и/или паразитирования, например, прозрачный клещ (Polyphagotarsonemus latus), свирский клещ (Amblyseius swirskii), златоглазки, различные жуки и т.д., или паразитические осы (такие как Encarsia и Eretmocerus spp.).
“Растение-хозяин” («растения-хозяева») относится к одному или нескольким видам, которые являются природными видами-хозяевами вредителей-насекомых. Белокрылка, например, имеет широкий спектр хозяев, таких как, но не ограничиваясь ими, томат, перец, баклажан, латук, виды Brassica, такие как масличный рапс, брокколи, цветная капуста и культуры капусты; тыквенные виды, такие как огурец, дыня, тыква, столовая крупноплодная тыква; арахис, виды сои, хлопчатник, бобы, маниок, виды картофеля, бататы и окра. Также декоративные виды находятся среди предпочтительных хозяев, таких как гибискус, пойнсеттия, лилии, ирис, роза лантана и петунья.
“Культура” или “культурные растения”, или “культивируемые растения” относятся к растениям, которые выращиваются людьми для разных целей, таких как, но не ограничиваясь ими, получение продовольственного, кормового или любого другого ингредиента из растений или частей растений, включая продукты, получаемые из растений, такие как масло, углеводороды, медицинские ингредиенты и т.д., но также включая растения, культивируемые для декоративных целей или для социально-экономических целей, таких как газоны (площади с растущей травой), например, площадки для игры в гольф, места отдыха или парки, или растения, растущие в лесах или парках, и т.д. Культурные растения могут быть выращены в поле, в садах, в теплицах или любым другим способом, и они могут быть выращены в малом или большом объеме.
Недавно томат был переклассифицирован в род Solanum. На всем протяжении данного документа “Lycopersicon esculentum” и “Solanum lycopersicum” использованы взаимозаменяемо относительно культивируемых растений томата. Аналогично, по отношению к дикому томату, Lycopersicon pennelli и Solanum pennelli, а также Lycopersicon hirsutum f. glabratum и Lycopersicon hirsutum f. typicum и Solanum habrochaites использованы взаимозаменяемо. Аналогично, по отношению к диким видам Lycopersicon подразумевается, что в настоящее время они переклассифицированы как принадлежащие к роду Solanum, и данные обозначения родов использованы взаимозаменяемо.
“Терпены” представляют собой углеводороды, имеющие углеродный скелет, полученный из изопреновых звеньев, и подразделяются на группы, основанные на числе их атомов углерода, например, С10 монотерпены, С15 сесквитерпены, С20 дитерпены, С25 сестертерпены, С30 тритерпены, С40 тетратерпены и С5n политерпены. Они в настоящем описании обычно указаны по их тривиальным названиям, как, например, описано в Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed., Vol. 23, pages 833-882, 1997. Термин “терпен(ы)”, как используется в настоящем описании, также включает соединения, обычно известные как “терпеноиды”, терпен и/или терпеноидные аналоги, такие как спирты, сложные эфиры, альдегиды и кетоны, (природные или синтетические) изомеры, и, где применимы, стереоизомеры и/или таутомеры любого из данных соединений. По отношению к определенным изомерам в настоящем описании (таким как альфа и/или бета-изомеры) подразумевается, что включены другие изомеры и что другие изомеры или смеси изомеров могут заменять изомер, конкретно упомянутый, пока они являются функциональными.
Монотерпены могут дополнительно различаться по структуре углеродного скелета и могут быть сгруппированы в “ациклические монотерпены” (например, мирцен, (Z)- и (Е)-оцимен, линалоол, гераниол, нерол, цитронеллол, мирценол, гераниаль, цитраль а, нераль, цитраль b, цитронеллаль и т.д.), “моноциклические монотерпены” (например, лимонен, альфа- и гамма-терпинен, альфа- и бета-фелландрен, терпинолен, ментол, карвеол и т.д.), “бициклические монотерпены” (например, альфа-пинен, бета-пинен, миртенол, миртеналь, вербанол, вербанон, пинокарвеол и т.д.) и “трициклические монотерпены” (например, трициклен). См. Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed., Vol. 23, pages 834-835, 1997.
В данном документе и его формуле изобретения глагол “включать” и его варианты спряжения использованы в их неограничивающем смысле для обозначения того, что признаки, сопровождающие данное слово, включены, но признаки, упомянутые неопределенно, не исключены. Кроме того, ссылка на элемент посредством неопределенного артикля “а” или “an” не исключает возможности того, что присутствует более чем один элемент, если контекст ясно не требует, что имеется один и только один из элементов. Неопределенный артикль “а” или “an”, таким образом, обычно означает “по меньшей мере, один”.
Всякий раз, когда ссылка на “растение” или “растения” (или множество растений), как подразумевается, также относится к частям растения (клеткам, тканям или органам, семенам, отделенным частям или собранным при уборке урожая частям, листьям, саженцам, цветам, пыльце, плоду, стеблям, корням, каллусу, протопластам и т.д.), потомство или клональные разведения растений, которые удерживают различающиеся характеристики родителей, а именно, зерно, полученное самоопылением или скрещиванием, например, гибридное зерно (полученное скрещиванием инбредных родственных линий), гибридные растения и части растения, полученные от них, охвачены настоящим описанием, если не отмечено особо.
Подробное описание
Данное изобретение относится в одном из вариантов осуществления к соединениям и композициям, содержащим или состоящим из одного или нескольких соединений, которые обладают свойствами репеллента или аттрактанта для насекомых.
Соединения и композиции
Белокрылки используют как визуальные сигналы, так и химические сигналы, чтобы найти свое растение-хозяина. В безвыборочных анализах с отловом на растениях томата, где были удалены визуальные сигналы, установлено, что белокрылки отдавали предпочтение культивируемому L. esculentus (сорт Moneymaker) по сравнению с видами дикого томата (Solanum pennelli, LA716; Solanum habrochaites f. typicum, PI27826; Solanum habrochaites f. glabratum, также называемый как L. hirsutum f. glabratum; PI126449). Когда свободное пространство над растениями дикого томата удаляли, растворяли в пентане-простом эфире и добавляли (на носителе из фильтровальной бумаги) к культивируемому Moneymaker, данный сорт становился до 60% менее привлекательным для белокрылок (B. tabaci, биотип Q), в то время как применение контроля (растворитель пентан-простой эфир) не имело воздействия на привлечение/отпугивание. См. пример 1.
В большом эксперименте (см. пример 2) отбирали пробы из свободного пространства над 16 разновидностями дикого томата и 5 линиями культивируемого томата и анализировали (6 повторных анализов). В целом идентифицировали 51 соединение, присутствующее в охваченном свободном пространстве. Кроме того, устанавливали уровень способности к отпугиванию/привлечению белокрылки B. tabaci (биотип Q) для каждой из 21 разновидности томата в безвыборочных биопробах, используя ранжированную шкалу 1-7 (от 1 = самой высокой способности к отпугиванию до 7 = самой низкой способности к отпугиванию). Затем для идентифицированных летучих соединений находили корреляцию с оценкой способности к отпугиванию/привлечению для каждой разновидности томата посредством ступенчатого линейного регрессионного анализа. В итоге было выявлено 7 летучих компонентов, связанных со способностью к отпугиванию белокрылки, и было показано, что 3 летучих компонента коррелировали со способностью к привлечению белокрылки (таблица 1).
Летучие ароматические углеводороды
(общепринятое название)
1-(1,5-Диметил-4-гексенил)-4-метилбензол (644-30-4)
1,6-Октадиен, 7-метил-3-метилен (123-35-3)
Бензол, 1-метил-4-(1-метилэтил) (99-87-6)
1,4-Циклогексадиен, 1-метил-4-(1-метилэтил)- (99-85-4)
1,3-Циклогексадиен, 5-(1,5-диметил-4-гексенил)-2-метил- (495-60-3)
Метил-6-(1-метилэтил)циклогексен<3-> (555-10-2)
Метил-4-(1-метилэтил)циклогексен<1-> (138-86-3)
Бицикло[4.1.0]гепт-2-ен, 3,7,7-триметил- (554-61-0)
Репеллентные или аттрактантные свойства отдельных чистых соединений для белокрылки, описанных в таблице 1 (синтезированных химическим путем или приобретенных от коммерческих поставщиков), были подтверждены в биоанализах (пример 3). Кроме того, смеси двух или более репеллентов, или двух или более аттрактантов тестировали по эффективности и возможным синергическим эффектам. Прямая связь между ответом B. tabaci и соединениями (отдельными или смесями) таблицы 1 подтверждена в антенно-электрофизиологических экспериментах с использованием адаптированного обонятельного детекторного порта (Olfactory Detector Port) (пример 4). По данному способу отдельные летучие соединения таблицы 1 или смеси двух или более соединений таблицы 1 приводили в прямой контакт с антенной белокрылки через электроды и устанавливали EAD-потенциал (электро-антеннографическое определение).
Полученные выше данные могут быть распространены на других насекомых-вредителей, таких как другие сокососущие насекомые, трипсы, клещи, и на других, таких как насекомые-вредители млекопитающих. Трипсы, например, включают Thrips tabaci, Frankliniella occidentalis, Thrips fuscipennis, Echinothrips americanus и другие. Клещи, например, включают так называемых паутинных клещей (семейство Tetranychidae), нитевидноногих клещей (семейство Tarsonemidae) и галлообразующих клещей.
Таким образом, в одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к композиции репеллента для насекомых (особенно репеллента для сокососущих насекомых, репеллента для трипсов и/или клещей, предпочтительно, по меньшей мере, репеллента для белокрылки), включающей или содержащей эффективное количество одного или нескольких соединений из: альфа-куркумена, бета-мирцена, пара-цимена, гамма-терпинена, альфа-терпинена, альфа-фелландрена и/или цингиберена.
Комбинации двух или более соединений-репеллентов включают следующие предпочтительные комбинации:
- эпицингиберен в комбинации с S-куркуменом;
- бета-мирцен в комбинации с пара-цименом и/или гамма- или альфа-терпиненом, S-куркуменом и/или цингибереном;
- пара-цимен и бета-мирцен и/или гамма-терпинен;
- пара-цимен и альфа-терпинен и/или альфа-фелландрен;
- любая комбинация из 2, 3, 4, 5, 6 или 7 соединений-репеллентов, посредством чего данная комбинация предпочтительно не встречается в природе и/или не встречается по чистоте (отсутствуют другие соединения), концентрации и/или соотношениям, предлагаемым в настоящем описании.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к композиции аттрактанта для насекомых (особенно аттрактанта для сокососущих насекомых), аттрактанта для трипсов и/или клещей, предпочтительно, по меньшей мере, аттрактанта для белокрылки, включающей или содержащей эффективное количество одного или нескольких соединений из: бета-фелландрена, лимонена и/или 2-карена. Комбинации двух или более соединений-аттрактантов включают, следовательно, следующие комбинации:
- бета-фелландрен и лимонен;
- бета-фелландрен и 2-карен;
- лимонен и 2-карен; и
- бета-фелландрен, лимонен и 2-карен.
Для одного или нескольких различных насекомых-вредителей ранжирование вышеприведенных соединений по их способности к привлечению или отпугиванию может меняться. Какое из 7 соединений-репеллентов является по отдельности самым эффективным в качестве репеллента для одного или нескольких насекомых-вредителей, и какое из 3 соединений-аттрактантов является по отдельности самым эффективным в качестве аттрактанта для одного или нескольких насекомых-вредителей (предпочтительно сокососущих насекомых-вредителей, трипсов и/или клещей; наиболее предпочтительно, по меньшей мере, белокрылки), можно оценить в биопробах, как описано в другом месте настоящего документа, или в их адаптированных вариантах.
Аналогично, какие комбинации двух или более соединений, выбранных либо из 7 репеллентов, либо из 3 аттрактантов, являются самыми эффективными в отношении привлечения или отпугивания одного или нескольких насекомых-вредителей, можно оценить без чрезмерного экспериментирования, используя биоанализ, описанный в другом месте настоящего документа. Синергическая комбинация представляет собой комбинацию, где эффект совместного применения соединений (например, в виде смеси или последовательно на ту же самую площадь) больше, чем эффект, достигаемый в результате применения соединений по отдельности.
Если используют смеси двух соединений, то разные соотношения могут быть наиболее эффективными в привлечении или отпугивании одного или нескольких насекомых-вредителей. Соотношениями, которые могут быть подходящими, являются 100:1, 50:1, 10:1, 5:1, 2:1, 1:1, 1:2, 1:5, 1:10, 1:50, 1:100 или любое соотношение между данными значениями.
Если используют смеси трех соединений, то подходящие соотношения могут включать 1:1:1, 1:2:1, 1:2:2, 1:10:10 и т.д. См. также таблицу 3 для подходящих соотношений. Квалифицированный специалист сможет определить, какое соотношение является наиболее подходящим для конкретных видов насекомых.
В одном варианте осуществления изобретения композиция, содержащая или состоящая из (эффективного количества), по меньшей мере, одного, двух, трех или более соединений-аттрактантов или соединений-репеллентов, выбранных из вышеприведенной группы, является по существу (т.е. >90%, особенно >95%, >98% или >99%) или полностью (т.е. 100%) свободной от других, не выбранных терпеновых или терпеноидных соединений, особенно не выбранных терпеновых и/или терпеноидных соединений, производимых растениями в естественных условиях. Композиции, таким образом, содержат в качестве активного ингредиента(ов) только эффективные количества выбранных соединений или комбинацию соединений. Поэтому данные композиции не являются природными композициями свободного пространства над растениями (т.е. встречающимися в природе в виде свободного пространства над нетрансгенными растениями, такими как культивируемые или дикие растения), так как эти природные композиции свободного пространства содержат большое разнообразие терпенов и терпеноидов. Эти природные композиции свободного пространства могут изменяться с течением времени и в разных условиях окружающей среды. Напротив, композиции согласно данному изобретению являются определенными композициями.
Данные соединения могут быть получены химическим синтезом (Millar et al., 1998, J. Nat. Prod. 61:1025-1026) или могут быть очищены из природных источников, таких как растения, ткань(и) растения или свободное пространство над растением, с использованием методов, известных в данной области, таких как перегонка (Agarwal et al., 2001, Pest Man. Sci., 57: 289-300), получение in vivo (Colby et al., 1998, PNAS 95: 2216-2221; Chang et al., 2007, Nat. Chem. Biol., 3: 274-277) и/или обычная экстракция растворителем, как, например, обычно используемая для получения компонентов эфирных/легких масел из растений (см., например, Peng et al., 2004, J. Chromatogr. A., 1040: 1-17; Eikani et al., 2006, J. Food Eng., 80: 735-740; Durling et al., 2006, Food Chem., 101: 1417-1424). Для перегонки сырой растительный материал, например, листья, корни, цветы, плодовую кожицу и т.д. помещают в аппарат для перегонки выше воды и нагревают. Водяной пар испаряет летучие компоненты, и пар конденсируют и собирают. Дистиллят затем можно фракционировать дополнительно (например, экстракцией растворителем) или обогащать определенными соединениями. Альтернативно, исходный продукт содержит в основном летучий компонент, подлежащий очистке.
При экстракции растворителем из тканей используют, например, гексан или сверхкритический диоксид углерода и/или этиловый спирт, чтобы извлекать летучие компоненты, необязательно в комбинации со стадиями перегонки. Летучие компоненты свободного пространства можно также экстрагировать, используя растворители, такие как пентановый простой эфир.
Так как предпочтительно используют относительно чистые соединения, т.е. соединения, не содержащие растительную ткань, воски, полимеры или другие загрязнители, происходящие от растения, а также по существу не содержащие нежелательные терпены, предпочитают использовать синтетические соединения и/или рекомбинантно полученные соединения и/или по существу очищенные соединения. Таким образом, в одном варианте осуществления данного изобретения каждое из отдельных соединений является “по существу чистым”, причем присутствуют менее чем 10%, более предпочтительно менее чем 5%, предпочтительно менее чем 3%, 2% или 1% загрязнителей, таких как нежелательные углеводороды, белки, воски, полимеры, ДНК, РНК, сахара, клеточные стенки или другие компоненты растения.
Соединения могут быть также получены от коммерческих поставщиков, таких как Sigma-Aldrich (см. www.sigmaaldrich.com). Например, бета-мирцен (Sigma-Aldrich продукт номер: 64643, ≥95% чистота), пара-цимен (Sigma-Aldrich продукт номер: 30039, ≥99,5% чистота) и гамма-терпинен (Sigma-Aldrich продукт номер: 86476, ≥98,5% чистота) доступны от Sigma-Aldrich, также имеется (+)-лимонен и (-)-лимонен или оба энантиомера (Sigma-Aldrich продукт номер: 62118, 62128, 89188) и (+)-2-карен (Sigma-Aldrich продукт номер: 21984), альфа-фелландрен (Sigma-Aldrich продукт номер: 77429, ≥95% чистота) и альфа-терпинен (Sigma-Aldrich продукт номер: 88473, ≥95% чистота). Цингиберен и куркумен могут быть также выделены из имбирного масла, например, путем химической модификации и последующей перегонки, как описано Millar (1998, J. Nat. Proc. 61: 1025-1026). Соединения, такие как бета-фелландрен, могут быть синтезированы химически de novo (см., например, US 4136126).
Также возможно получать вышеприведенные монотерпеновые и/или сесквитерпеновые соединения в рекомбинантных микроорганизмах, таких как бактерии (например, E. coli) или грибы (например, дрожжи, такие как Pichia или Hansenula). Экспрессия одного или нескольких генов в микроорганизмах, предпочтительно с выделением данного соединения в ростовую среду, обеспечивает более значительные количества и более дешевое производство чистых соединений (без других монотерпенов и сесквитерпенов), предназначенных для получения. Например, в WO2006/065126 описывается гидроксилирование терпена, посредством которого, например, лимонен может быть получен из подходящих субстратов в микробных хозяевах, экспрессирующих фермент цитохром Р450. См. также публикацию Reiling et al. (Biotechnol. Bioeng. 2004, 87: 200-212), описывающую получение моно- и дитерпенов в E. coli.
Соединения и/или композиции, содержащие или состоящие из одного или нескольких данных соединений, могут быть в форме летучего компонента/газа, жидкости, полутвердого вещества (например, гелевые шарики, кремы, пены и т.д.) или твердого вещества (гранулы, порошки и т.д.). Они могут, следовательно, содержать инертный носитель, такой как растворитель, например, спирт (например, этанол) или простой эфир (например, пентановый простой эфир) или другой органический растворитель (например, гексан), который предпочтительно не оказывает никакого влияния на поведение белокрылки. Вместо растворения в растворителе, таком как спирт, спиртовая смесь или простой эфир, также могут быть использованы носители на масляной основе. Вода является обычно не очень подходящим носителем, так как смешиваемость данных липофильных соединений в воде является низкой или отсутствует. Препаративная форма соединения(й) должна быть такой, которую легко применять для целевой местности и которая оказывает влияние на поведение насекомых (и предпочтительно, которая оказывает значительное влияние на распространение насекомых в обработанной зоне). Соединения-репелленты и/или композиции репеллентов в одном варианте осуществления применяют к множеству культурных растений, тогда как композиции аттрактантов предпочтительно применяют к участку, отличному от культурных растений, например, к рядам малопродуктивной культуры-ловушки или рядам ловушек, подсаженных между рядов культуры. В случае применения к растениям, например, в поле или в теплицах, предпочтительными могут быть газ, жидкость (например, которая испаряется при контакте с воздухом) или полутвердая форма, которую можно разбрызгивать или диспергировать на поверхности растения, находящейся в воздухе. Твердые препаративные формы включают гранулы, порошки, матрицы с медленным высвобождением активного ингредиента (например, покрытия или матрицы, окружающие активный ингредиент и медленно высвобождающие ингредиент) и т.д. Активный ингредиент и носитель (например, растворитель) могут быть также помещены в твердый контейнер, такой как резиновая септа (коммерчески доступная), из которого летучие компоненты высвобождаются медленно.
Однако все типы препаративных форм предусмотрены в настоящем описании как для препаративных форм аттрактантов, так и для препаративных форм репеллентов согласно изобретению. Квалифицированный специалист будет знать, как изготовить соответствующую препаративную форму, принимая во внимание следующие факторы: 1. процент активного ингредиента, 2. легкость обращения и смешивания, 3. безопасность для людей и нецелевых животных (таких как хищники или паразиты насекомых-вредителей), 4. окружающую среду, где препаративная форма должна быть применена (поле, теплица и т.д.), 5. габитусы целевых насекомых (например, белокрылок и/или других насекомых-вредителей), 6. культуру, предназначенную для защиты, и возможное повреждение культуры. Как правило, препаративные формы, подходящие для растительных пестицидов, могут быть использованы или приспособлены для изготовления препаративных форм репеллентов или аттрактантов согласно данному изобретению. Типы препаративных форм включают следующие формы:
а) Препаративные формы в виде эмульгированных концентратов (ЕС), которые представляют собой жидкие препаративные формы, в которых активный ингредиент(ы) растворен(ы) в масле или другом растворителе и в которые добавлен эмульгатор, так что препаративная форма может быть смешана с маслом или водой для опрыскивания.
b) Высококонцентрированные жидкости, концентраты для опрыскивания и концентраты УМО (концентраты для ультра малообъемного опрыскивания), которые содержат высокие концентрации активного ингредиента(ов) и обычно разбавляются смешиванием с маслом или водой, или используются непосредственно без разбавления.
с) Низкоконцентрированные жидкости или масляные растворы, которые обычно не требуют дополнительного разбавления и которые содержат активный ингредиент(ы) в соответствующих дозах для применения.
d) Текучие жидкости могут быть получены для активных ингредиентов, которые не растворяются полностью в воде или масле. Активный ингредиент является твердым веществом, которое представляет собой основу или форму тонко измельченного порошка. Тонко измельченное твердое вещество затем суспендируют в жидкости (вместе с суспендирующими агентами, адъювантами и/или другими ингредиентами).
е) Растворы или растворимые в воде концентраты, которые представляют собой жидкие препаративные формы, получаемые растворением активного ингредиента(ов) в растворителе (например, в воде или органических растворителях).
f) Инкапсулированные препаративные формы, в соответствии с которыми активный ингредиент(ы) содержится в небольших капсулах или покрытиях, которые, в свою очередь, могут быть, например, суспендированы в жидкости (например, предназначенной для опрыскивания).
g) Препаративные формы в виде дуста, которые применяют сухими. Они включают активный ингредиент(ы) в виде твердого вещества, например, тонко измельченной основы, необязательно смешанной с другими порошками, такими как тальк, и т.д.
h) Гранулы, которые изготавливают из сухого, пористого материала, к которому приложены активные ингредиенты. Часто гранулированные препаративные формы применяют к почве, но их можно также применять к растениям.
i) Смачиваемые порошки, которые представляют собой сухие, порошкообразные препаративные формы. В противоположность препаративным формам в виде дуста, в данной препаративной форме присутствуют смачивающие агенты и/или диспергирующие агенты. Часто они содержат более высокие концентрации активных ингредиентов, чем препаративные формы в виде дуста, например, 15%-95% активного ингредиента.
j) Растворимые порошки, которые подобны смачиваемым порошкам, но полностью растворяются в растворе.
k) Сухие текучие суспензии, которые выглядят подобно гранулам, но используются таким же способом, как и смачиваемые порошки.
l) Сжиженный газ и/или фумиганты, которые представляют собой сжиженные летучие компоненты или газообразные препаративные формы. Некоторые летучие компоненты могут образовать жидкости, например, под давлением, и будут снова превращаться в пары (летучие компоненты) при определенных условиях, например, сразу, как только давление снято. Испаренный активный ингредиент (летучий компонент) будет проявлять желаемый эффект после высвобождения. Препаративные формы могут высвобождаться в почву или на покрытия, такие как улавливатели (брезентовые транспортеры), или в (относительно) закрытые участки окружающей среды. Активные ингредиенты (сжиженные или газообразные) могут быть также включены в капсулы, гели или другие матрицы, которые медленно высвобождают испаренный активный ингредиент в атмосферу.
m) Препаративные формы в виде приманок относятся к препаративным формам, которые содержат одно или несколько соединений-аттрактантов согласно данному изобретению. Необязательно, они могут содержать другие аттрактанты или даже соединения, токсичные для целевых видов насекомого и/или для других видов насекомых, например, они могут содержать один или несколько инсектицидов, которые уничтожают целевое насекомое (и/или других насекомых), например, белокрылок, при заглатывании или при контакте. Такие токсины не должны содержаться в препаративной форме аттрактанта как таковой, но могут также применяться к целевой площади или целевым растениям в виде отдельного компонента (например, перед, после или вместе с соединением-аттрактантом или композицией аттрактанта). Такой комплект композиций также представляет собой вариант осуществления данного изобретения.
n) Аэрозоли представляют собой газообразные препаративные формы, сохраняемые под давлением, например, в баллоне.
Препаративные формы, приведенные выше в пункте 1), особенно предпочтительны в настоящем описании.
Препаративные формы могут быть также аналогичны препаративным формам, используемым в случае репеллента для насекомых DEET (N,N-диэтил-м-толуамид или N,N-диэтил-3-метилбензамид), особенно когда имеются предназначенные для отпугивания переносчики заболеваний млекопитающих. DEET является доступным в >200 препаративных формах, таких как аэрозольные спреи, неаэрозольные спреи, кремы, лосьоны, пены, брусочки, препаративные формы (инкапсулированные в белок) с контролируемым высвобождением активного ингредиента и т.д., с активным ингредиентом, находящимся в интервале 4-100%. См. также US 4774082 и US 6180127 по препаративным формам летучих репеллентов для насекомых и препаративным формам с медленным высвобождением активного ингредиента.
Аналогично, препаративные формы, обычно применяемые для летучих гербицидов (например, летучих сложноэфирных гербицидов), могут быть использованы в настоящем описании, см., например, публикации US 3725031 или Day, Weed Research, Volume 1, Issue 3, Page 177-183, September 1961, описывающие летучие, нанесенные на листья препаративные формы далапона, для снижения загрязнения почвы.
К активному ингредиенту (репелленту(ам) или аттрактанту(ам)) могут быть добавлены необязательные другие компоненты, такие как питательные вещества, осмотические средства, один или несколько подходящих носителей, разбавители, эмульгаторы, смачивающие средства, поверхностно-активные вещества, диспергаторы, адъюванты, летучие компоненты, стабилизаторы и т.д. “Носитель” относится к соединениям, которые объединены с активным ингредиентом(ами), но которые сами по себе не обладают никакой существенной биологической активностью, по меньшей мере, не на целевых видах насекомых, таких как белокрылки. Предпочтительно, используемые носители также не оказывают никаких отрицательных биологических действий на растения, например, растение-хозяина, т.е. они предпочтительно не обладают фитотоксичностью или обладают минимальной фитотоксичностью. Носители могут представлять собой газы, жидкости (например, летучие жидкости) или твердые вещества, и они могут быть водой, маслом, маслосодержащими растворами (например, эмульсиями), растворителями и т.д.
Процентное содержание активного ингредиента в конечной композиции аттрактанта или репеллента может значительно меняться в зависимости от активности активного ингредиента(ов), типа препаративной формы, места и способа применения и т.д. Процентное содержание активного ингредиента(ов) может, таким образом, составлять, по меньшей мере, примерно 1%, 2%, 5%, 10%, 30%, 50%, 70%, 80%, 90%, 95% или даже 100 мас.% на объем композиции.
Таким образом, композицию, содержащую один или несколько активных ингредиентов (один или несколько репеллентов или один или несколько аттрактантов), можно применять к растениям или площади, подлежащим обработке, например, путем опрыскивания или испарения с носителя. Также композиции репеллента можно помещать (например, на носителях) между растениями, в то время как композицию, содержащую или состоящую из одного или нескольких аттрактантов, предпочтительно помещают в/на ловушках или в/на местах поблизости от растений, которые должны быть защищены.
Композиции согласно данному изобретению могут также содержать другие биологически активные соединения, такие как аттрактанты или репелленты для насекомых, известные в данной области, инсектициды и т.д. Кроме того, различные стадии развития целевого насекомого могут быть более чувствительны к одному соединению, чем к другому, и можно объединять соединения (соединения согласно данному изобретению и/или соединения, известные в данной области), которые действуют на разные стадии развития вредных видов. Аналогично, разные вредные виды могут быть подвержены действию объединенных эффективных количеств соединений (соединений согласно данному изобретению и/или соединений, известных в данной области) для каждого из вредных видов.
Композиции репеллентов или аттрактантов могут дополнительно содержать инсектициды, гербициды (если растение-хозяин, предназначенное для обработки, является устойчивым к гербициду, например, трансгенные гербицидоустойчивые растения), фунгициды и/или другие биологически активные ингредиенты, такие как агенты, стимулирующие рост, антидоты, удобрения и т.д.
Композиции аттрактантов для насекомых могут также содержать один или несколько инсектицидов, чтобы лишить способности к выживанию и/или репродукции насекомых. Феромоны насекомого, которые привлекают целевого насекомого (например, белокрылок), также могут быть добавлены в композиции аттрактантов. Аналогично, аттрактанты для хищников целевого насекомого(ых) могут быть включены в композиции.
Предпочтительно, данные композиции не содержат веществ, которые проявляют отрицательные биологические воздействия на растения (например, культуру-хозяина или растение-ловушку), т.е. они предпочтительно не обладают или обладают минимальной фитотоксичностью на виды растения-хозяина и/или растения-ловушки. Фитотоксичность отдельных компонентов или композиций может быть легко протестирована путем приведения в контакт компонентов или композиции с тканью растения, например, с листьями. Таким образом, данные композиции предпочтительно не обладают отрицательным воздействием на нецелевых насекомых, таких как пожиратели белокрылки.
В композиции должно присутствовать эффективное количество для привлечения или отпугивания целевого вредителя, например, белокрылок. Подходящие количества предложены (особенно для белокрылок, но не ограничиваясь ими) в таблице 2, ниже. Подходящие количества могут изменяться от, по меньшей мере, примерно 0,5, 1, 2, 3, 4 или 5 мкг летучего соединения, высвобождаемого за 24 ч, до, по меньшей мере, примерно 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 900 или 1000 мкг или более летучего соединения, которое высвобождается за 24 часа, или их эквивалентов. Подходящие количества могут быть также выражены как количества на кг биомассы (сырая масса), предназначенной для обработки, и изменяться от, например, по меньшей мере, примерно 0,01 мг соединения на кг биомассы на 24 часа до, по меньшей мере, примерно 60, 70, 80, 90 или 100 мг соединения на кг биомассы, предназначенной для обработки, на 24 часа. Например, эффективные количества включают, по меньшей мере, примерно 0,05 мг/кг/24 ч, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 2,0, 3,0, 4,0, 5,0, 6,0, 7,0, 8,0, 9,0, 10, 15, 20, 30, 40, 50 мг/кг/24 ч, или более; см. также таблицу 2 для неограничивающих примеров. Для других насекомых-вредителей могут быть необходимы различные количества, которые, однако, можно оценить без чрезмерного экспериментирования, используя, например, биопробы. Таким образом, эффективное количество можно определить экспериментально, используя чрезмерное экспериментирование. Оно меняется в зависимости от препаративной формы или площади применения. Теплица (замкнутая окружающая среда) может требовать меньшие количества, чем полевая окружающая среда. Важно то, что численность целевых вредителей, таких как белокрылки, фактически осуществляющих опробование растительной ткани, контактирующей с композицией, содержащей или состоящей из репеллента, существенно снижена по сравнению с необработанными контрольными растениями, в результате чего снижены передача вируса и вирусное поражение на обработанных растениях.
Подходящие количества репеллентов и аттрактантов для насекомых, в частности, для белокрылок
В одном варианте осуществления композиция, содержащая или состоящая из одного или нескольких соединений-репеллентов, моделирует концентрации и/или соотношения соединений, измеренные в различных непривлекательных (репеллентных) растениях дикого томата (см. таблицу 3 ниже), но с недостатком других терпеновых и/или терпененовых соединений, находящихся в таких растениях в естественных условиях.
Соотношение эффективных соединений
Очевидно, другие количества и другие соотношения, чем те, которые представлены в таблицах 2 и 3 выше, могут быть использованы в подходящем случае, например, для других насекомых или комбинаций насекомых-хозяев. Самые подходящие количества и/или соотношения могут быть определены квалифицированным специалистом без чрезмерного труда с использованием, например, биопроб (см. ниже) или полевых анализов.
Можно легко определить, является ли количество одного или нескольких активных ингредиентов “эффективным количеством” для привлечения или отпугивания целевого вредителя (например, белокрылок). Например, последующий биоанализ может быть использован для белокрылок и/или других целевых вредителей. Очевидно, подобные биоанализы могут быть разработаны квалифицированным специалистом.
Подходящий биоанализ включает, например, следующие стадии:
(а) предоставление множества растений-хозяев, например, сортов томата;
(b) контактирование растений, как непосредственно, так и косвенно, с одним или несколькими соединениями и/или с одной или несколькими концентрациями соединения или соединения-смеси (или композиций, содержащих соединения). Косвенный контакт может быть произведен включением подложки, такой как резиновая септа (например, Sigma Aldrich Z167258) или диски фильтровальной бумаги, к которым добавлено соединение(я), на растения или вблизи них. Например, резиновая септа, нагруженная одним или несколькими летучими соединениями, может быть добавлена к растениям («обработанные» растения), но не к контролям (контроль или эталонные растения, или «необработанные» растения). Эталонные растения приводят в контакт с контрольной композицией (например, отсутствует активный ингредиент/ы) или не приводят в контакт с соединением(ями)/композицией(ями);
(с) высвобождение целевого насекомого в зону обработанных и необработанных растений и допуск насекомых к расселению на растениях; предпочтительно целевые насекомые высвобождаются таким способом, что никакая склонность к обработанным или необработанным контролям не является результатом самого высвобождения; также предпочтительно, чтобы другие сигналы, которые могли бы влиять на поведение насекомого (такие как визуальные сигналы), были снижены или устранены так, чтобы не проявлялось влияние (или проявлялось как можно в меньшей степени) других сигналов на высадку, опробование и/или кормление насекомых на обработанных растениях или необработанных контрольных растениях;
d) анализ предпочтительности растения для насекомых в один или несколько моментов времени после высвобождения (например, в 10, 20, 40, 60 минут или больше после высвобождения) и сравнение численности насекомых на обработанных растениях с численностью на необработанных растениях.
Данные предпочтительно анализируют статистически, чтобы определить, обладает ли одно или несколько соединений эффектом аттрактанта или репеллента, или какое значение принимает самая оптимальная концентрация соединения-аттрактанта или соединения-репеллента, или соединения-смеси. См. также примеры по подходящему биоанализу для белокрылок.
В зависимости от видов насекомых экспериментальная схема может незначительно отличаться. Для белокрылок, например, предпочтительно, чтобы по меньшей мере, 50, 100, 150 или больше белокрылок были взяты для отбора между обработанными растениями и необработанными/контрольными растениями.
Применения согласно изобретению
Данное изобретение относится к применению одного или нескольких соединений из альфа-куркумена, бета-мирцена, пара-цимена, гамма-терпинена, альфа-терпинена, альфа-фелландрена и/или цингиберена для приготовления композиции репеллента для насекомых, предпочтительно композиции репеллента для сокососущих насекомых-вредителей, наиболее предпочтительно композиции репеллента для белокрылки.
В другом варианте осуществления данное изобретение относится к применению одного или нескольких соединений из бета-фелландрена, лимонена и/или 2-карена для приготовления композиции аттрактанта для насекомых, предпочтительно композиции аттрактанта для сокососущих насекомых-вредителей, наиболее предпочтительно композиции аттрактанта для белокрылки.
В еще другом варианте осуществления в настоящем описании предложено применение одной или нескольких приведенных выше композиций репеллента или аттрактанта для отпугивания или привлечения насекомых-вредителей млекопитающих, таких как комары (например, малярийные комары, желто-лихорадочные комары и тому подобное). Другие насекомые-вредители млекопитающих включают, например, шотландского кусающего мокреца или других кровососущих мелких двукрылых насекомых. Такие композиции, особенно репелленты, могут быть использованы в виде спреев, кремов, растворов и т.д., предназначенных для нанесения, например, на кожу, одежду, ткани, площади на открытом воздухе или в помещении и т.д. для проявления их действия. Конкретно предлагаются репелленты для комаров и/или репелленты для мелких двукрылых насекомых, которые включают или состоят из эффективного количества одного или нескольких из семи соединений таблицы 1. После нанесения на кожу или одежду, или применения в окружающей среде (например, в виде аэрозоля), где люди или животные хотят отдыхать, или в носителе или подложке, число комаров (особенно самок комаров) значительно снижено по сравнению с необработанным контролем.
Способы определения эффективного количества одного или нескольких соединений и/или композиций аналогичны способам, используемым для вредителей растений. Например, может быть использован аналогичный анализ, включающий выборочный анализ, при помощи которого насекомых помещают в Y-образные трубки и позволяют перемещаться против ветра вдоль любого из ответвлений от Y. В одну трубку помещают соединение-репеллент или соединение-аттрактант и считают число насекомых, делающих определенный выбор. Тесты in vivo могут включать:
(а) предоставление множества субъектов-млекопитающих;
(b) приведение в контакт субъектов, как непосредственно, так и косвенно, с одним или несколькими соединениями и/или с одной или несколькими концентрациями соединения или соединения-смеси (или композиций, содержащих соединения). Косвенный контакт может быть произведен путем добавления соединения или композиции к покрову-одежде. Эталонные субъекты либо подвергают контакту с контрольной композицией (например, при отсутствии активного ингредиента/ов), либо не подвергают контакту с соединением(ями)/композицией(ями);
(с) высвобождение целевого насекомого в зону обработанного и необработанного субъекта (или его части (например, лапы)) и допуск насекомых к расселению;
(d) анализ числа укусов насекомых в один или несколько моментов времени после высвобождения (например, в 5, 10, 20, 40, 60 минут или больше после высвобождения) и сравнение численности насекомых на обработанных субъектах с численностью на необработанных субъектах.
Разделы данного изобретения, описанные для насекомых-вредителей растений, таким образом, применимы аналогично для насекомых-вредителей млекопитающих, и где упоминаются “насекомые-вредители растений”, аналогично охвачены насекомые-вредители млекопитающих, с очевидными изменениями (например, материал-подложка представляет собой предпочтительно покров/одежду или контейнеры, такие как контейнеры для опрыскивания, контейнеры с лосьонами и тому подобное).
Композиции могут быть использованы согласно методам, описанным дополнительно ниже.
Материалы-подложки, содержащие соединения-аттрактанты или композиции аттрактантов
В другом варианте осуществления изобретение относится к применению одного или нескольких соединений из бета-фелландрена, лимонена и/или 2-карена для приготовления материала-подложки, содержащего композицию аттрактанта для насекомого-вредителя (например, белокрылки). Материал-подложка, содержащий соединение-аттрактант или композицию аттрактанта согласно изобретению, также представляет собой вариант осуществления изобретения per se. Данный материал представляет собой предпочтительно контейнер, держатель или другую твердую подложку, на которые или в которые помещают композицию аттрактанта. Твердый материал может быть ловушкой, такой как известные ловушки для насекомых. Альтернативно, твердый материал может представлять собой диспенсер для летучих компонентов, описанный выше. Материал-подложка может быть также растением-ловушкой или множеством растений-ловушек, или их частей (например, листьев). Предпочтительные растения-ловушки представляют собой виды растения и/или сорта, которые чувствительны к целевому насекомому (например, белокрылкам) и которые являются природными хозяевами видов целевых насекомых-вредителей. Например, могут быть использованы культивируемые виды томата, при помощи которых аттрактант применяют на растительном материале в воздухе. Альтернативно, материалы, содержащие аттрактант (например, резиновая септа или фильтровальные бумаги), могут быть добавлены к растениям или между растениями, так чтобы избежать потенциальных фитотоксических эффектов композиций. Добавлением соединений или композиций к материалу-подложке устраняют прямой контакт между соединением или композицией и тканью растения.
Можно использовать любой материал-подложку. Твердый материал, таким образом, может представлять собой, например, фильтровальную бумагу (на которой аттрактант(ы) применяют, например, нанесением пятен, опрыскиванием или погружением) или резиновый или синтетический материал, такой как резиновая септа. Твердый материал может быть изготовлен из пластмассы, твердого синтетического материала, полимеров, металла, стекла, бумаги, картона, биологического материала (например, древесины, пробковой ткани и т.д.), или тому подобного. Он может быть в форме трубок, дисков, блоков, боксов, кубиков, шариков, (нано)частиц или гранул, или в любой другой форме. Подходящие резиновые септы доступны, например, от Sigma-Aldrich (Z167258). Полутвердые материалы-подложки могут представлять собой гели (например, агар), пены или кремы.
Материалы-подложки, содержащие соединения-репелленты или композиции репеллентов
В еще другом варианте осуществления изобретение относится к применению одного или нескольких соединений из альфа-куркумена, бета-мирцена, пара-цимена, гамма-терпинена, альфа-терпинена, альфа-фелландрена и/или цингиберена для приготовления материала-подложки, содержащего композицию репеллента для насекомого-вредителя (например, белокрылки). Материал-подложка, содержащий соединение-репеллент или композицию репеллента согласно изобретению, также представляет собой вариант осуществления изобретения per se. Данный материал может представлять собой контейнер или другой твердый материал, на которые или в которые помещают композицию репеллента. Твердый материал может быть материалом с медленным высвобождением, таким как гель или другая матрица или контейнер, который испускает летучие компоненты медленно, на протяжении более длинного периода. Например, твердый материал может представлять собой диспенсер для летучих компонентов, описанный выше. Материал может быть также культурным растением или множеством культурных растений. Предпочтительными культурными растениями являются виды растения и/или сорта, которые должны быть защищены от поражения целевыми насекомыми-вредителями (например, белокрылкой). Например, культивируемые виды хозяина, такие как томат, хлопчатник, тыквенные, картофель и т.д., могут быть защищены от поражения насекомым-вредителем (например, белокрылкой) путем нанесения репеллента на растительный материал, находящийся в воздухе, путем применения внутри засаженного поля, например, на носителях или в диспенсерах, размещенных с регулярными интервалами на протяжении поля. Подложки, содержащие репеллент (например, резиновая септа или фильтровальные бумаги), могут быть добавлены к одному или нескольким культурным растениям или между растениями, так чтобы избежать потенциальных фитотоксических эффектов композиций. Добавлением соединений или композиций к материалу-подложке устраняют прямой контакт между соединением или композицией и тканью растения.
Можно использовать любой материал-подложку, описанную выше для подложек аттрактантов.
См. также способы данного описания ниже.
Способы отпугивания и/или привлечения насекомых-вредителей с использованием соединений или композиций согласно изобретению
Предложен способ снижения инвазии культивируемых растений насекомыми-вредителями, т.е. способ отпугивания и/или привлечения насекомых-вредителей, таких как белокрылки и/или другие насекомые-вредители, включающий следующие стадии:
(а) предоставление композиции, содержащей или состоящей из одного или нескольких соединений-репеллентов, выбранных из S-куркумена, бета-мирцена, пара-цимена, гамма-терпинена, альфа-терпинена, альфа-фелландрена и/или цингиберена; и
(b) добавление указанной композиции один или несколько раз к множеству культурных растений; и/или
(с) предоставление композиции, содержащей или состоящей из одного или нескольких соединений-аттрактантов, выбранных из бета-фелландрена, лимонена и/или 2-карена, и
(d) добавление указанной композиции один или несколько раз к одному или нескольким растениям-ловушкам или материалам-ловушкам.
Композиции, приведенные в пунктах (а) и (с), описаны в настоящем документе выше. Необязательно, стадии (а) и (b) могут повторяться несколько раз. Аналогично, стадии (c) и (d) необязательно могут повторяться несколько раз. Ясно, что если требуется защита культуры, то композиции аттрактанта могут быть использованы отдельно от композиций репеллента, и наоборот, или обе могут быть использованы вместе, например, для отпугивания насекомых от культуры и привлекать насекомых в ловушку, которая может быть расположена, например, около растения или рассеяна с культурой. Таким образом, по существу предложены три способа: (а) защита культуры отпугиванием насекомых-вредителей, (b) защита культуры привлечением насекомых-вредителей прочь от культурных растений и (с) применение обеих стратегий совместно для снижения инвазии культур насекомыми.
На стадии (b) композиции могут быть добавлены непосредственно к (контактирующим) культурным растениям или их частям, например, опрыскиванием в направлении растений, опрыскиванием отдельных растений или листьев или местным нанесением на отдельные листья, фумигацией, мануальным размещением жидких, твердых или полутвердых препаративных форм на множестве растений или частях растения, опылением и т.д. Таким образом, может быть использован “прямой контакт” (т.е. физический контакт) между растительным материалом и соединениями или композициями.
Альтернативно, в другом варианте осуществления используют “непрямой контакт” между культурными растениями и соединениями или композициями, тем самым композицию или соединение сначала приводят в контакт с материалом-подложкой (или носителем), и указанный материал-подложку (содержащий указанные соединения или композиции) затем помещают либо на одно, либо на несколько растений или частей растения, или около растений, например, между бороздами, между растениями или в/на почву, где растения растут или должны выращиваться.
Наилучшее нанесение репеллентов на культуру-хозяина или внесение вблизи нее, а также частота внесения зависят от числа факторов, таких как структура и физиология культуры, возраст культуры, препаративная форма, инвазия насекомыми-вредителями на площади и т.д. Для препаративных форм, которые очень быстро становятся летучими, может потребоваться более частое внесение для эффективного отпугивания целевых насекомых-вредителей, например, белокрылок. Аналогично, на участках с большим количеством осадков, внесение с воздуха может быть смыто быстрее, причем необходимо одно или несколько дополнительных внесений, или более короткие интервалы внесений. Квалифицированный специалист может легко определить оптимальную частоту внесения для существенного снижения инвазии. Внесение, таким образом, может быть проведено один или несколько раз ежедневно, еженедельно или ежемесячно, или даже настолько меньше, как 1, 2, 3 или 4 раза на вегетационный период культуры. В одном варианте осуществления композицию, содержащую один или несколько соединений-репеллентов согласно данному изобретению, можно также применять на площади, где культура должна быть выращена, перед посевом или посадкой культуры, так что инвазия уже снижается перед появлением сеянцев.
Подходящие значения частоты внесения могут, таким образом, составлять 1, 2, 3, 4 или более раз между посадкой и уборкой урожая культуры. Культура может быть выращена в замкнутой окружающей среде (например, в обычной теплице или теплице туннельного типа), в полузакрытой окружающей среде (например, полевая культура, покрытая грубым полотном) или в открытой окружающей среде. Культуры, которые приносят пользу в результате применения композиций аттрактантов и/или репеллентов согласно данному изобретению, представляют собой, конечно, культуры, которые являются природными хозяевами для чувствительных насекомых-вредителей, поведение которых изменяется соединениями и композициями, описанными в настоящем документе. В одном варианте осуществления культурные растения представляют собой виды растений, которые являются хозяевами сокососущих насекомых, в частности, белокрылки. Тепличная белокрылка, Trialeurodes vaporariorum, имеет очень широкий диапазон видов хозяев, таких как большинство овощных видов и декоративных растений. Серебристая белокрылка и белокрылка батата (Bemisia argentifolii и B. tabaci) также имеют очень широкий диапазон хозяев, включающий большинство овощных видов.
В предпочтительном варианте осуществления культурные растения представляют собой растения томата, предпочтительно культивируемого томата. Культурное растение также может быть генетически модифицированным растением, т.е. трансгенным или цисгенным растением, содержащим, например, ген устойчивости к гербициду.
Применение репеллент-содержащих композиций предпочтительно существенно снижает передачу вируса за счет уменьшения взрослых сокососущих вредителей, таких как белокрылки, и опробования ткани растения в обработанной культуре. Значительное снижение в передаче вируса в обработанной культуре по сравнению с необработанной культурой, поэтому, также может быть использовано в качестве меры эффективности обработки. Альтернативно, численность целевых насекомых (например, белокрылок) можно учесть/оценить, или урожай и/или качество культуры можно сравнить по обработанным и необработанным культурам, чтобы определить наиболее эффективную дозу и схему применения любой из композиций согласно данному изобретению.
Не следует применять ту же самую композицию два раза или больше к той же самой культуре, но также предусмотрено изменение обработок, которое представляет собой комбинацию обработок. Например, обработка композицией, содержащей (или состоящей из) один из семи репеллентов, может быть изменена или объединена с обработкой композицией, содержащей (или состоящей из) любой один из других семи соединений-репеллентов. Аналогично, обработка композицией, содержащей (или состоящей из) два из семи репеллентов, может быть изменена или объединена с обработкой композицией, содержащей (или состоящей из) любой один из других семи соединений-репеллентов, или состоящей из двух других соединений-репеллентов, и т.д. Таким образом, для стадии (а) можно также предложить несколько различных композиций, которые затем могут быть применены на стадии (b), либо совместно в одно то же время, либо последовательно.
Аналогично, препаративная форма и/или концентрация активного ингредиента(ов), предлагаемые для стадии (а) и применяемые на стадии (b), не должны быть одинаковыми. Можно, например, увеличивать или уменьшать концентрацию активного ингредиента на протяжении вегетационного периода культуры, например, в зависимости от инвазии насекомым-вредителем (например, белокрылкой) или ее признаков.
В одном варианте осуществления, однако, активный ингредиент(ы), предлагаемый для стадии (а) и применяемый на стадии (b), является тем же самым и предпочтительно также в той же самой препаративной форме и/или концентрации.
В предпочтительном варианте осуществления активный ингредиент(ы) медленно высвобождается из композиции на протяжении более длительного периода времени. Предпочтительная препаративная форма, поэтому, является препаративной формой с медленным высвобождением или контролируемым высвобождением. Такую препаративную форму можно получить, используя способы, известные в данной области, например, для пестицидов, с использованием (микро)инкапсулирования, ламинированных полосок, поливинилхлоридных полосок, резиновых шариков и т.д. или других способов для медленного и/или контролируемого высвобождения. См., например, публикации Barlow, F (1985, Chemistry and Formulation. In: Pesticide Application: Principles and Practice. Ed: P.T. Haskell. Oxford Science Publications: Oxford. pp 1-34), Dent D.R. (1995, Integrated Pest Management. Chapman and Hall: London, Glasgow, Weinheim, New York, Tokyo, Melbourne, Madras), Rombke, J. and J.M. Moltmann (1995, Applied Ecotoxicology. Lewis Publishers: Boca Raton, New York, London, Tokyo) или Ware, G.W. (1991, Fundamentals of Pesticides. A self-instruction guide. Thomsom Publications: Fresno USA).
Обработка культуры репеллентами может быть объединена с обработкой растений или участков около культуры аттрактантами или композициями приманок. Альтернативно, применение аттрактантов или композиций приманок может быть само по себе достаточным, чтобы защитить культуру от насекомого-вредителя (например, белокрылки), и в таких случаях нет необходимости в обработке самой культуры.
Вышеприведенные описания для стадий (а) и (b) применимы также к стадиям (с) и (d) с разницей в том, что на стадии (d) растения не должны быть культурными растениями и даже не должны быть теми же самыми видами, как культурные растения (хотя они могут быть). Растения-ловушки могут представлять собой любые виды растения, но предпочтительно они являются растениями, чувствительными в природных условиях к насекомому-вредителю (например, к белокрылкам).
Данные растения могут быть выращены вблизи культуры, чтобы привлекать насекомых с культуры, посредством чего снижается инвазия культуры. Например, полоски или малопродуктивные участки из растений-ловушек могут быть посажены вокруг одного или нескольких углов культурных растений. Альтернативно, культурные растения и растения-ловушки могут быть посажены в параллельных рядах. Очевидно, можно также выращивать растения-ловушки на разных участках внутри культурных растений, например, в середине поля культуры.
То же самое применимо к материалам-ловушкам, которые могут быть распределены вблизи или внутри поля культуры или растений, выращиваемых в теплице. Предпочтительно, чтобы растения-ловушки или материалы-ловушки находились достаточно близко к культурным растениям, чтобы отвлекать белокрылок прочь от культурных растений. Материалы-ловушки могут представлять собой традиционные ловушки для насекомых, к которым добавлены композиции согласно данному изобретению.
Надписи к фигурам
Фиг. 1:
Эффект обработки свободного пространства над диким томатом для одного растения в структуре из четырех S. lycopersicum растений (выраженный как % от необработанной структуры); empty: пустые носители; ре: носители, содержащие пентан:простой эфир; pennelli: носители, содержащие общее свободное пространство (собранное на протяжении 24 ч) от S. pennelli; typicum: носители, содержащие общее свободное пространство (собранное на протяжении 24 ч) от S. habrochaites f. typicum. Представление диаграмм усредняется из 3 экспериментов (±SE).
Фиг. 2:
Эффект обработки летучим соединением (или смесью) для одного растения в структуре из четырех S. lycopersicum растений (выраженный как % от необработанной структуры). А) обработка п-цименом; В) обработка γ-терпиненом; С) обработка β-мирценом; D) обработка смесью из п-цимена, γ-терпинена и β-мирцена (“mix”/смесь); Е) обработка α-терпиненом; F) обработка α-фелландреном; G) обработка эпицингибереном; Н) обработка S-куркуменом; I) обработка цингибереном; J) обработка R-куркуменом. Диаграммы представляют собой усреднение из 8 экспериментов (±SE), nt: растения в наборе, к которым не добавляли летучие компоненты.
Фиг.3:
Относительное привлечение (%) вредителя B. tabaci по 72 линиям интрогрессии для (S. lycopersicum cv Moneyberg × S. pennelli LA716) (светлые столбики) при сравнении с обоими родителями (темные столбики; Moneyberg и LA716, соответственно). n=3±SE.
Следующие неограничивающие примеры иллюстрируют различные варианты осуществления данного изобретения. Если не указано иное в примерах, использованы стандартные протоколы, известные в данной области.
ПРИМЕРЫ
Пример 1 - Летучие компоненты свободного пространства над томатом и предпочтения белокрылки
1.1 Материал и методы
Популяцию Bemisia tabaci собирали в обычной теплице в Santa Maria del Aguila (Almeria, Spain) в октябре 2005. Используя анализ методом ПЦР, данную популяцию идентифицировали как принадлежащую к Q-биотипу. Популяцию разводили в климатической камере (температура 28°C, 16 ч освещение) на смеси томатных и огуречных растений. Предпочтение насекомых к конкретным растениям (обработанные или необработанные/обработанные контролем) тестировали в свободных безвыборочных биопробах.
Известно, что белокрылки используют как визуальные сигналы, так и запах, чтобы найти своего хозяина. Авторами данного изобретения показано, что B. tabaci могут дифференцироваться между разными томатами, используя летучие сигналы за счет пропускания визуальных сигналов в «слепом» испытании, где томаты помещали под ситчатым покрытием.
Для тестирования действия аромата растения томата на предпочтение белокрылки к хозяину применяли пробы свободного пространства, содержащего полную смесь химических сигнальных веществ, от более репеллентных (как ранее установлено изобретателями) разновидностей растений дикого томата LA716 (S. pennelli), PI27826 (S. habrochaites f. typicum) PI126449 (S. habrochaites f. glabratum) к нерепеллентному/привлекающему растению (cv Moneymaker). Семена получали либо от 1) the C.M. Rick Tomato Genetic Resource Center (TGCR), Department of Plant Sciences, University of California-Davis, One Shields Avenue, Davis, CA 95616, United States of Amirica, или от 2) The United States Department of Agriculture - Agricultural Research Service, Plant Genetic Resources Unit, Cornell University, 630 West North Street, Geneva, NY 14456, United States of America.
Отбор проб из свободного пространства томата
Летучие компоненты собирали, размещая трехнедельные растения дикого томата в климатической камере в больших эксикаторах в течение 24 часов, включая 16-часовой дневной период. Эксикаторы проветривали с помощью профильтрованного через уголь воздуха под давлением при 400 мл мин-1. Летучие компоненты захватывали на трубку для забора образцов, содержащую 300 мг Tenax-полимера согласно Kant et al., (2004). Затем летучие компоненты вымывали с Tenax с помощью 1 мл пентана:диэтилового эфира (4:1), включая ВА в качестве внутреннего стандарта. Идентификации достигали инъекцией 1 мкл элюента в инжектор Optic injection port (ATAS GL International, Zoeterwoude, NI) при 50°C, который нагревали до 275°C при скорости 4°C/с. Разделительный поток составлял 0 мл в течение 2 минут и затем 25 мл мин-1. Соединения разделяли на капиллярной DB-5 колонке (10×180 мкм, толщина пленки 0,18 мкм; Hewlett Packard) при 40°C в течение 3 мин и затем до 250°C при 30°C мин-1 с гелием в качестве газа-носителя. Колоночный поток составлял 3 мл мин-1 в течение 2 минут и 1,5 мл мин-1 после этого. Масс-спектры элюированных соединений получали при 70 эВ (ионный источник при 200°C) и собирали на Time-of-Flight MS (Leco Pegasus III, St. Joseph, MI, USA) с 90-секундным замедлением сбора данных при 1597 эВ, при скорости сбора данных 20 спектров сек-1.
Идентификация и количественная оценка образцов была основана на синтетических внешних стандартах известных концентраций (Fluka, MI, USA). Каждый вид томата измеряли 6 раз. Кроме того, 1 мл образца (летучие компоненты томата, содержащиеся в пентане-диэтиловом эфире) использовали для пропитки карточек из фильтровальной бумаги (Whatman, диаметр 25 мм), предназначенных для применения в биоанализах с B. tabaci.
Безвыборочные биоанализы с B. tabaci и томатом
Безвыборочные эксперименты с B. tabaci выполняли в отделении теплицы (28°C, RH 65%). Освещение обеспечивали натриевыми лампами с высоким давлением (Hortilex Schreder SON-T PIA GP 600 Вт) c испусканием 250 Вт/м2. Предпочтительное поведение B. tabaci биотипа Q (популяция Almeria) и биотипа В (лабораторная культура, Нидерланды) сравнивали в биоанализах с разными дикими томатами (LA1777, LA2560, GI1560) и S. lycopersicum cv Moneymaker). Растения помещали внутри покрытого пластиком деревянного ящика (170×100×20 см), заполненного почвой, на равном расстоянии друг от друга. Отлавливали две сотни взрослых особей белокрылок, помещали при 4°C в течение пяти минут и затем выпускали в середине структуры. Через десять и 20 минут после выпуска подсчитывали численность белокрылок на каждом растении. Поскольку не было установлено дифференцированное поведение между B. tabaci B и Q, все дальнейшие биоанализы проводили с популяцией Almeria (Q).
Для биоанализов со свободным пространством (общим свободным пространством или отдельными соединениями) четыре выращенных в горшках растения томата (S. esculentum cv Moneymaker) помещали в квадратную структуру на расстоянии 50 см. Высвобождали сто пятьдесят взрослых особей белокрылок и подсчитывали, как описано выше. Для оценки действия выбранных компонентов свободного пространства на отпугивающую способность применяли синтетические стандарты (FLUKA) как к 10 дискам из фильтровальной бумаги (Whatman, диаметр 25 мм), так и к 10 резиновым септам (Sigma Aldrich, Z167258). Перед загрузкой септы помещали в СН2Сl2 на 24 часа и сушили на воздухе в течение 3 суток (Heath et al., 1986). Бумажные диски или септу, содержащие летучие компоненты, прикрепляли к одному из четырех растений металлической проволокой. Положение обработанного томата было случайным. Через пять минут после размещения летучих компонентов на растении высвобождали белокрылок. Для каждого компонента выполняли, по меньшей мере, 8 повторов. Обработки проводили в структуре, в которой соединения всегда добавляли к тому же самому растению по сравнению с 3 растениями с пустыми носителями. Перед каждым анализом с летучими компонентами опыт проводили с 4 растениями в необработанной структуре, в том же самом положении для возможности сравнения на одинаковом фоне.
1.2 Результаты
Результаты показаны на фигуре 1. Данные анализы показали, что сорт томата Moneymaker может быть получен до 60% менее привлекательным, когда общие компоненты свободного пространства, которые составляют запах более репеллентной разновидности томата, добавляют в свободное пространство растения, при сравнении с его исходным запахом. Было показано, что пентан-простой эфир, растворитель, в который элюировали верхушечное пространство, не оказывает никакого действия на способность к отпугиванию/привлечению.
Пример 2 - Определение компонентов свободного пространства, вовлеченных в процесс отпугивания B. tabaci
2.1 Материал и методы
Совокупность 16 диких типов и 5 культивируемых томатов представлена совместно (таблица 4). Для каждого из данных сортов устанавливали уровень способности к отпугиванию белокрылки в рандомизированных гексагональных структурах для безвыборочных биоанализов в открытой теплице. В каждом эксперименте 300 новых незараженных взрослых особей белокрылок (популяция Almeria) высвобождали в середине 6 случайно выбранных растений. Через двадцать минут после высвобождения регистрировали численность белокрылок на каждом растении. Каждую ситуацию повторяли 3 раза, после чего, по меньшей мере, два репеллентных растения заменяли двумя новыми тест-растениями. Ступенчатое последовательное тестирование, в конечном счете, получали при ранжировании по 7 типам с четкой дифференцированной способностью к отпугиванию (таблица 4).
Собирали свободное пространство от 16 диких томатов и 5 культивируемых томатов (таблица 4). Ненарушенные 3-недельные растения томата переносили в 40-л эксикаторы. Производили отбор проб из свободного пространства в течение 24 ч, включая 16-часовой световой период, улавливанием летучих компонентов, как описано выше. ГХ-МС анализ приводил к уникальному «фингерпринту» летучих компонентов по каждой из разновидностей томата. От каждого вида брали пробу 6 раз.
2.2 Статистический анализ
Статистическим анализом проводили корреляцию между идентифицированными компонентами верхушечного пространства томатов и рангами способности к отпугиванию белокрылки, измеренной в биоанализах. Используя два подхода, ступенчатый линейный регрессионный анализ и MANOVA, идентифицировали 8 летучих компонентов, тогда как 24 других летучих соединения были изъяты как нерелевантные по способности к отпугиванию или привлечению.
2.3 Результаты
Ранжирование способности к отпугиванию B.tabaci для 16 диких и 3 культивируемых видов томата по шкале 1-7, по которой 1 относится к самому сильному репелленту и 7 относится к самому слабому репелленту/самому сильному аттрактанту
LA1340
LA2560
2
1
f. typicum
PI27826
PI27827
LA1353
1
3
3
f. glabratum
PI134417
PI134418
PI251304
IVТ701631
LA407
GI1560
LA1840
3
4
3
4
5
3
5
cv Mogeor
cv Monalbo
cv Moneymaker
cv Pitenza
6
6
7
6
Из таблицы 4 видно, что свободное пространство культивируемого томата (cv) является в наименьшей степени репеллентом/в наивысшей степени аттрактантом для белокрылки, в то время как свободное пространство разновидностей дикого томата является в большей степени репеллентом.
Соединения, ответственные за способность к отпугиванию или привлечению белокрылки, идентифицированы и показаны в таблице 5. Бета-мирцен, п-цимен, альфа-фелландрен, альфа-терпинен и гамма-терпинен представляют собой соединения-репелленты, связанные с S. pennelli, тогда как S-куркумен и 7-эпицингиберен оказываются ответственными за перевод S. habrochaites (первый тип из двух вариантов) в более непривлекательный. Бета-фелландрен, лимонен и 2-карен в значительной степени связаны с более привлекательными культивируемыми растениями S. lycopersicum.
Идентифицированные химические сигнальные вещества, связанные со способностью к отпугиванию или привлечению белокрылки B. tabaci. Значимость действия на поведение B. tabaci в выборочных анализах и ответы усиков B. tabaci на различные химические сигнальные вещества (мВ)
Разновидности дикого томата (S. pennelli, S. habrochaites и S. peruvianum) и культивируемого томата (S. lycopersicum), ранжированные на основе относительной способности к отпугиванию B. tabaci. 1 = наивысшая способность к отпугиванию; 7 = наименьшая способность к отпугиванию. Химические сигнальные вещества (мкг 24 ч-1, 10 г-1 FW), связанные со способностью к отпугиванию, порождаемой диким томатом и культивируемым томатом, в сравнении с кариофилленом, который присутствует во всех разновидностях. Величины указывают средние значения (±SE) (n=6).
(f. typicum)
(f. glabratum)
Пример 3 - Биоанализы с отобранными компонентами и смесями данных компонентов
3.1 Материал и методы
β-Фелландрен, цингиберен и куркумен не были коммерчески доступными и должны были быть синтезированы. Цингиберен и R-куркумен выделяли из имбирного масла и 7-эпицингиберен и S-куркумен из материала листьев S. habrochaites (PI27826) по Millar (1998, J. Nat. Prod. 61, 1025).
Предпочтение к хозяину с регулируемым свободным пространством или без него у B. tabaci исследовали в безвыборочных анализах. В каждой структуре четыре растения культивируемого томата (cv. Moneymaker) тестировали, как описано ранее. Для биоанализов с летучими компонентами резиновые септы (Sigma Aldrich Z167258) экстрагировали с помощью СH2Сl2 в течение 24 часов и сушили на воздухе в течение 3 суток. Требуемую смесь летучих компонентов добавляли к резиновым септам в 100 мкл гексана. Биоанализы с чистыми компонентами или смесями чистых компонентов выполняли, как описано выше.
3.2 Результаты
Чтобы положительно подтвердить корреляцию между 7 кандидатами-компонентами и поведением B. tabaci, предпочтение к хозяину оценивали в биопробах с чистыми соединениями. Требуемые (смешанные) чистые летучие химикаты добавляли, как описано выше, к основе Moneymaker на карточки из фильтровальной бумаги. В отсутствие посторонних летучих компонентов процентное содержание отловленных B. tabaci на каждом из четырех Moneymaker растений по существу не отклонялось от ожидаемых 25% (данные не показаны). Однако когда одно из растений обрабатывали 10 мкг п-цимена, уровень привлекающей способности данного растения снижался значительно по сравнению с тем же самым растением в необработанной структуре. Процент белокрылок, посещающих обработанное растение, уменьшался на 44% в среднем (р<0,001) (фиг.2А), в то время как необработанные растения укрывали повышенные количества B. tabaci. Как правило, когда синтетический компонент проявлял репеллентное действие на B. tabaci, растения с пустыми носителями становились значительно более привлекательными (фиг.2). Применение γ-терпинена к основе Moneymaker вызывало улучшение способности к отпугиванию, хотя никакой существенный поведенческий эффект не был установлен (р=0,102) (фиг.2В). Чтобы оценить, привела ли бы сумма данных трех компонентов к большему эффекту, чем один п-цимен, тестировали смесь п-цимен:γ-терпинен:β-мирцен в таком же соотношении, установленном для LA2560 (1:12:3). Это привело к пониженному числу посещений растения в среднем на 45% (р<0,001) (фиг.2D). Дополнительные монотерпены, полученные в результате анализов от линии интрогрессии, α-фелландрен и α-терпинен, оба значительно снижали привлекательность томата (р=0,030 и 0,014, соответственно) (фиг.2E, F). В конечном счете, оба испытанные сесквитерпены, эпицингиберен, полученный из томата, а также продукт его окисления, S-куркумен, также обладали явным репеллентным действием (р<0,001) (фиг.2G, H).
Пример 4 - Связь летучих компонентов томата непосредственно с ответом B. tabaci
Электроантеннографию (EAG) использовали для подтверждения восприимчивости усиков к 10-3 разбавлению в парафиновом масле (Uvasol, Merck) описанных химикатов. Небольшие кусочки фильтровальной бумаги (2 см2; Schleicher and Schuell, Dassel, Germany) замачивали со 100 мкл стандартного разбавления или только парафинового масла (контроль). Фильтровальную бумажку вставляли в 10-мл стеклянный шприц/опрыскиватель (Poulten and Graf GmbH, Wertheim, Germany). Воспроизводимый стимул обеспечивали пропусканием воздуха над усиками (Schutz et al., 1999). EAG ответ регистрировали для каждого стандартного (10-3) разбавления. Ответ на парафиновое масло рассматривали как отрицательный контроль и вычитали из всех полученных EAG измерений. EAG ответ, выраженный в виде потенциальной разности вдоль электродов (в мВ) для разных чистых химикатов, дан в правосторонней колонке таблицы 5.
Пример 5 - Биопробы в банке интрогрессии
По причине вызывающих интерес репеллентных уровней, установленных в разновидностях S. pennelli, затем проводили скрининг в банке интрогрессии (родители S. pennelli LA716 × S. lycopersicum cv Moneyberg) c помощью биопроб (фиг.3). Были отобраны несколько линий со значительно сниженной способностью к привлечению по сравнению с чувствительным родителем. Состав свободного пространства этих отобранных линий, а также Moneyberg-родителя идентифицировали. Концентрации α-фелландрена, α-терпинена и п-цимена были существенно выше в отобранных линиях по сравнению со свободным пространством Moneyberg.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Осуществляют следующие стадии: (а) предоставление композиции, содержащей или состоящей из носителя и одного или нескольких соединений-репеллентов, выбранных из пара-цимена, гамма-терпинена, альфа-терпинена, альфа-фелландрена и/или эпицингиберена; (b) добавление указанной композиции один или несколько раз к множеству культурных растений. Применяют указанную композицию для отпугивания белокрылок. Для привлечения белокрылок применяют композицию, содержащую носитель и в качестве активного ингредиента по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из бета-фелландрена, лимонена и/или 2-карена. Изобретение позволяет повысить эффективность борьбы с белокрылками. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 5 пр.
1. Способ отпугивания белокрылок, включающий следующие стадии:
(a) предоставление композиции, содержащей или состоящей из носителя и одного или нескольких соединений-репеллентов, выбранных из парацимена, гамма-терпинена, альфа-терпинена, альфа-фелландрена и/или эпицингиберена; и
(b) добавление указанной композиции один или несколько раз к множеству культурных растений.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий следующие стадии:
(c) предоставление композиции, содержащей или состоящей из носителя и одного или нескольких соединений-аттрактантов, выбранных из бета-фелландрена, лимонена и/или 2-карена, и
(d) добавление указанной композиции один или несколько раз к одному или нескольким растениям-ловушкам или материалам-ловушкам.
3. Способ по п.1, где указанная композиция представляет собой жидкость, предпочтительно летучую жидкость.
4. Способ по п.1, где данная композиция не является композицией природного происхождения из свободного пространства над растениями, такими как растения томата.
5. Способ по п.1 или 2, где указанная композиция содержит или состоит из носителя и только из одного или только из двух указанных соединений-репеллентов (а) или соединений-аттрактантов (с).
6. Способ по п.1 или 2, где соединение-репеллент или соединение-аттрактант синтезируют химическим путем.
7. Способ по п.1 или 2, где указанную композицию добавляют путем нанесения указанной композиции на материал-подложку и помещения материала-подложки, содержащего указанную композицию, на указанные культурные растения или между или около указанных культурных растений и/или на растения-ловушки или материалы-ловушки.
8. Применение композиции, содержащей носитель, и в качестве активного соединения, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из парацимена, гамма-терпинена, альфа-терпинена, альфа-фелландрена и/или эпицингиберена для отпугивания белокрылок от культурных растений.
9. Применение по п.8, где указанная композиция содержит или состоит из не более чем двух указанных соединений.
10. Применение по п.8, где указанная композиция представляет собой жидкость, предпочтительно летучую жидкость.
11. Применение по п.8, где данная композиция не является композицией природного происхождения из свободного пространства над растениями, такими как растения томата.
12. Применение по п.8, где соединение-репеллент синтезируют химическим путем.
13. Применение по п.8, где указанная композиция представляет собой препаративную форму с медленным и/или контролируемым высвобождением активного ингредиента.
14. Применение композиции, содержащей носитель и в качестве активного ингредиента по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из бета-фелландрена, лимонена и/или 2-карена для привлечения белокрылок.
15. Применение по п.14, где указанная композиция представляет собой жидкость, предпочтительно летучую жидкость.
16. Применение по п.14, где данная композиция не является композицией природного происхождения из свободного пространства над растениями, такими как растения томата.
17. Применение по п.14, где соединение-аттрактант синтезируют химическим путем.
18. Применение по п.14, где указанная композиция представляет собой препаративную форму с медленным и/или контролируемым высвобождением активного ингредиента.
| Joelson A | |||
| Freitas et al | |||
| Euphytica | |||
| Способ получения морфия из опия | 1922 |
|
SU127A1 |
| George F | |||
| Antonious et al | |||
| Journal of environmental sciences and health | |||
| Pesticides | |||
| Vol | |||
| Способ сужения чугунных изделий | 1922 |
|
SU38A1 |
| Jaenson Thomas G.T | |||
| et al | |||
| Journal of medical entomology | |||
| Зубчатое колесо со сменным зубчатым ободом | 1922 |
|
SU43A1 |
| Пломбировальные щипцы | 1923 |
|
SU2006A1 |
| WO 00/21364 A, 20.04.2000 | |||
| СПОСОБ ЗАЩИТЫ СЕЯНЦЕВ ИЛИ РАСТЕНИЙ, ВЫРОСШИХ ИЗ НИХ, ОТ НАСЕКОМЫХ, КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗА НАСЕКОМЫМИ | 2002 |
|
RU2292138C2 |
