Регулятор роста и развития двукрылых насекомых

 

Изобретение относится к химическим средствам защиты растений. Сущность изобретения: применение известного вещества-ацетамида в качестве регулятора роста и развития двукрылых насекомых. 4 табл., 3 ил.

Изобретение относится к биологически активным соединениям, а именно к регуляторам роста и развития двукрылых насекомых.

В настоящее время известны инсектицидные соединения на основе 1,5-ди-(2,4-диметилфенил)-3-метил-1,3,5-триазапента-1,4- диена и добавки, усиливающей его активность (патент Великобритании N 1327935, кл. С2С, опублик. 1973 г.).

Однако данная композиция фитотоксична для возделываемых культур и может быть активна лишь на определенных стадиях жизненного цикла насекомых.

Известна, также, инсектицидная композиция, содержащая 1,5-ди(2,4-диметилфенил)-3-метил-1,3,5-триазапента-1,4-диен) формулы (а. с. СССР N 884550, A 01 N 37/52, опублик. 23.11.81). Эта композиция имеет ограниченный спектр действия в отношении насекомых-вредителей, а также является фитотоксичной для возделываемых культур, имеет сложную структуру и технологию. Кроме того, не исключена возможность достаточного сильного токсического действия этих инсектицидов на теплокровных животных, к которым относится и человек.

Таким образом, перед авторами стояла задача найти такое химическое вещество, которое обладало бы свойствами регулятора роста и развития двукрылых насекомых наряду с отсутствием фитотоксичного воздействия на возделываемые культуры, а также было бы безвредным для высших организмов, в том числе и человека.

Анализ научно-технических данных в отношении ацетамида свидетельствует, что ацетамид является химическим веществом, принадлежащим к алифатическим амидам карбоновых кислот, является исходным сырьем для получения ряда лекарств, обладает антитоксическим действием при отравлении, например, фторацетатом натрия, этилфторацетатом. Синтезируется в организме теплокровных животных как промежуточный метаболит, может превращаться в другие соединения под действием специфических ферментов, то есть не является биологически чуждым соединением (Химическая энциклопедия, т.1, с. 426. Советская энциклопедия, Москва, 1988. Под ред. Кнунянца И.Л.).

В настоящее время известно, что ацетамид с формулой обладает следующими свойствами: слабо амфотерен, образует неустойчивые соли с сильными минеральными кислотами, замещает Н амидной группы на щелочной металл.

Ацетамид применяют в качестве растворителей для многих органических соединений. Наличие вышеназванных свойств ацетамида не предполагало наличие у него свойства, регулятора роста и развития двукрылых насекомых.

Применение ацетамида впервые в качестве соединения, проявляющего эти свойства, стало возможным после проведения ряда экспериментов, которые позволили выявить у ацетамида биологический эффект на развивающийся организм двукрылых, что соответствует критериям "новизна" и существенные отличия. Лабораторным объектом для исследования выявленных свойств ацетамида являлась дрозофила (Drosophila melanogaster). Биологические испытания ацетамида проводились в лаборатории генетики кафедры зоологии Уральского государственного университета.

Методика проведения испытаний.

В работе использовались линии дрозофилы (дикие, мутантные).

Анализ биологического эффекта ацетамида осуществлялся на различных стадиях развития (эмбриональный, личиночный, имаго) с использованием как общепринятых методик, так и оригинальных, разработанных в лаборатории, например метод обнаружения ранних эмбриональных леталей).

В работе использовался водный раствор ацетамида 1 2% концентрации, путем введения его в организм с применением полусинтетической среды Альдерстона.

1. Влияние ацетамида на плодовитость, интенсивность откладки яиц, стерильность, частоту эмбриональных леталей.

Анализ вышеуказанных параметров осуществлялся у потомков 100 пар дрозофилы у линии дикого типа, личинки которых предварительно были подвержены обработке ацетамидом 1,5% концентрации в возрасте 70 часов на протяжении суток (опыт), а также контроль.

Результаты опытов представлены в табл. 1 4 и фиг. 1 3.

Анализ плодовитости 30 пар дрозофил линии дикого типа "Биос" на протяжении 7 дней позволил обнаружить следующее: самки, подвергнутые воздействию ацетамида на стадии личинки, обнаруживают в отношении плодовитости значительно более низкие показатели, чем у контрольных дрозофил, не подвергнутых обработке ацетамида.

Эти результаты относятся как к общей плодовитости, так и средней интенсивности кладки яиц. Максимальная общая плодовитость самки дрозофил - 1226 яиц обнаружена в первый день, с последующим понижением до 129 яиц на пятый день опыта. Средняя интенсивность кладки яиц также претерпевала снижение от 40,9 яиц в первый день до 4,5 яиц на пятый день опыта.

На основании полученных опытным путем данных можно сделать вывод о том, что ацетамид оказывает существенное влияние на процессы, лежащие в основе репродуктивной функции плодовитости и откладки яиц. Максимальное влияние ацетамида после обработки личинок проявляется на пятый день жизни имаго.

Анализ плодовитости отдельных пар мух как в контроле, так и в опыте позволил выявить значительную индивидуальность в чувствительности к ацетамиду. У отдельных пар дрозофил спустя 3 дня плодовитость упала до нуля. Кроме того, в ходе опытов с ацетамидом было обнаружено большое количество (1,7%) "прозрачных" яиц с явными морфологическими отклонениями в строении. Согласно литературным данным, яйца такого типа встречаются в опытах с нарушенной функцией эндокринных желез (кольцевая железа) у дрозофилы.

Поскольку, опираясь на проведенные опыты и полученные результаты, ацетамид оказывает существенное влияние на репродуктивную систему дрозофилы путем повреждения эндокринной системы, было логично ожидать высокую частоту появления неоплодотворенных яиц, если ацетамид обладает тератогенным эффектом и(или) высокую частоту ранних и поздних эмбриональных леталей в случае мутагенного эффекта испытуемого вещества.

Анализ 4062 отложенных яиц в опыте и 10000 яиц в контроле позволяет обнаружить после обработки ацетамидом значительное 1052 (25,9%) количество неразвившихся яиц. Дальнейший анализ неразвившихся яиц специальными методами позволил установить, что среди "белых" яиц лишь 3,04% от общего числа (4062) приходится на ранние эмбриональные летали, т.е. основная масса неразвившихся яиц это неоплодотворенные яйца.

Анализ свыше 100 пар мух, подвергнутых на стадии личинки действию ацетамида, показывает, что пребывание на среде с ацетамидом вызывает у самцов полную (5 10%) или частичную стерильность, тогда как у самок значительное (до 40%) снижение плодовитости.

Анализ частоты ранних и поздних эмбриональных леталей в контроле и опыте говорит о том, что ацетамид подобно другим химическим соединениям, обладает относительно низкой мутагенной активностью, что подтверждается предварительными опытами по изучению частоты рецессивных летальных мутаций методами М-5 и СУ/з (Н.Н.Бочков, А.Н.Чеботарев. Наследственность человека и мутагены внешней среды. Медицина, 1989 г. разд. 8.8.2, с. 166. Проверка мутагенных свойств химических веществ в опытах на дрозофиле).

Анализ морфологических нарушений на стадии личинки и имаго после обработки ацетамидом позволяет говорить о преимущественном тератогенном воздействии этого вещества на развивающийся организм двукрылых насекомых.

2. Влияние ацетамида на рост и развитие дрозофилы.

Анализ биологического эффекта ацетамида на развивающийся организм дрозофилы позволяет обнаружить следующее: даже при низких концентрациях это вещество оказывает значительный летальный эффект.

Яйца дрозофил, отложенные на среду с ацетамидом, либо прекращают вскоре свое эмбриональное развитие, либо вылупившиеся отдельные особи тут же погибают.

Следовательно, ацетамид в концентрации 1 1,5% вызывает 100%-ную гибель отложенных яиц дрозофилы (высокая овицидность). Даже кратковременное пребывание личиной 1 и 2 возрастов на среде с ацетамидом вызывает 100%-ную их гибель. Образование немногочисленных жизнеспособных особей происходит лишь при обработке личинок 3-го возраста (70 ч) кратковременной или суточной (в зависимости от концентрации ацетамида) обработке. Обработанные таким образом личинки окукливаются частично лишь после двухкратной промывки в физиологическом растворе, в противном случае отсев на стадии куколки или имаго составляет 90% Личинки, обработанные ацетамидом, обнаружили запаздывания в сроках развития последующих стадий. Окукливание личинки осуществляется с задержкой на 24 30 ч по сравнению с контрольной группой, а вылет имаго на 2 3 суток. Таким образом, критическими периодами воздействия ацетамидом, эффективно влияющим на рост и развитие дрозофилы, являются: стадия яйца, личинки (в период личиночного развития), метаморфоз.

Анализ некоторых параметров (сырой и сухой вес личинки, размеры личинок, размеры имагинальных дисков, размеры головного мозгового комплекса), позволяющих охарактеризовать процессы роста и развития личинок в контроле и при воздействии ацетамидом, говорит о четком эффекте ацетамида, а именно: уменьшение сырого и сухого веса личинок, уменьшение размеров сырого и сухого веса личинок, уменьшение размеров головного мозгового комплекса, уменьшение размеров глазо-антенального и крылового диска, появление морфологических дефектов производных крылового диска "вырезки" на крыле, частота которых может достигать 60 70% Опытные данные показывают, что наиболее выраженный тератогенный эффект прослежен на особях мужского пола.

На основании полученных данных по биологическому эффекту ацетамида делается вывод о том, что ацетамид в указанной концентрации (как максимально допустимой) оказывает существенное влияние на все жизненно важные системы как личинки, так и имаго двукрылых насекомых, благодаря преимущественному повреждению эндокринной системы.

Следовательно, на основании проведенных лабораторных испытаний на дрозофиле, ацетамид может быть отнесен по своему биологическому эффекту к регуляторам роста и развития двукрылых насекомых, с ярко выраженным тератогенным и частично цитостатическим эффектом.

В то же время, ацетамид при используемых концентрациях проявляет относительно низкую мутагенную активность.

Формула изобретения

Применение ацетамида в качестве регулятора роста и развития двукрылых насекомых.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7