Ανάλυση ανθεκτικότητας εχθρών καλλιεργειών (Tuta absoluta, αλευρώδης και δάκος) στα εντομοκτόνα
Authors: Σταυρακάκη Μαριάννα 
Published: August 2024

Η ενασχόληση του ανθρώπινου δυναμικού της Ελλάδας με τον πρωτογενή τομέα ανέρχεται στο 11,8% σύμφωνα με τα αποτελέσματα της Έρευνας Εργατικού Δυναμικού για το πρώτο τρίμηνο του 2023 από την Ελληνική Στατιστική Αρχή (ELSTAT 2023). Σύμφωνα με τη Eurostat η Ελλάδα βρίσκεται στην 4η θέση παραγωγής κηπευτικών όπως αγγούρια, τομάτες και κολοκύθια ανάμεσα σε σημαντικές παραγωγές χώρες εντός της Ευρώπης όπως, Ισπανία, Ιταλία και Πολωνία (Eurostat 2019). Η Ευρώπη επίσης κατέχει την πρώτη θέση της παγκόσμιας ελαιοπαραγωγής με ποσοστό 70%. Η πρώτη χώρα σε παραγωγή στην Ευρώπη είναι η Ισπανία ακολουθούμενη από την Ιταλία, ενώ η Ελλάδα κατέχει την τρίτη θέση (FAOSTAT 2022). Τα έντομα-εχθροί που προσβάλλουν τις καλλιέργειες καταστρέφουν έως και το 40% των καλλιεργειών κοστίζοντας στην παγκόσμια οικονομία, απώλειες έως και 220 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως, σύμφωνα με τη Διεθνή Οργάνωση Τροφίμων και Γεωργίας (FAOSTAT 2023). Στο πρώτο κεφάλαιο της διατριβής παρουσιάζονται κάποια εισαγωγικά στοιχεία για την παρούσα εργασία και στο δεύτερο περιγράφονται ορισμένοι εντομολογικοί εχθροί, όπως ο υπονομευτής της τομάτας Tuta absoluta και ο αλευρώδης του καπνού Bemisia tabaci, εξαιρετικά επιβλαβή είδη για τις καλλιέργειες κηπευτικών, καθώς και είδη της οικογένειας Tephritidae, όπως ο δάκος της ελιάς Bactrocera oleae που αποτελεί μεγάλη απειλή για την παραγωγή ελαιόλαδου. Για την αντιμετώπισή τους απαιτείται εστιασμένη ανθρώπινη παρέμβαση, που επιτυγχάνεται στις περισσότερες περιπτώσεις με τη χρήση χημικών εντομοκτόνων. Η αυξημένη χρήση των φυτοπροστατευτικών ουσιών συνεπάγεται μεγάλα κόστη παραγωγής των γεωργικών προϊόντων και παράλληλα σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Εκτός αυτών, όπως έχει διαπιστωθεί, η εκτεταμένη χρήση τους είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη ανθεκτικότητας των εντόμων στα χημικά σκευάσματα. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι μελέτες μηχανισμών ανθεκτικότητας του υπονομευτή της τομάτας Tuta absoluta στη δραστική ουσία emamectin benzoate, της ομάδας των αβερμεκτινών, μετά από την πρόσφατα τεκμηριωμένη περίπτωση μειωμένης αποτελεσματικότητας σε έναν πληθυσμό θερμοκηπίου από την Ιεράπετρα Κρήτης. Η περίπτωση αυτού του πληθυσμού με ανθεκτικότητα στη συγκεκριμένη δραστική ήταν η πρώτη που διαπιστώθηκε για το T. absoluta. Το φαινόμενο της ανάπτυξης ανθεκτικότητας αξιολογήθηκε μέσω συνεχόμενων εργαστηριακών επιλογών με emamectin benzoate για οκτώ διαδοχικές γενεές και είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση του συντελεστή ανθεκτικότητας RR κατά 60 φορές, αποτελώντας το υψηλότερο επίπεδο ανθεκτικότητας που έχει αναφερθεί στο συγκεκριμένο εντομοκτόνο. Παράλληλα, χαρακτηρίστηκε η ανθεκτικότητα του T. absoluta στη συγκεκριμένη δραστική ουσία. Η χρήση γνωστών αναστολέων ενζύμων (PBO, DEF και DEM) αποκάλυψε ότι οι P450s είχαν συνεργιστική δράση και μείωσαν την ανθεκτικότητα στο emamectin benzoate, γεγονός που υποδηλώνει πιθανή εμπλοκή της μεταβολικής ανθεκτικότητας. Η προσέγγιση RNA-seq χρησιμοποιήθηκε για τον εντοπισμό γονιδίων με διαφοροποιημένη έκφραση ανάμεσα σε ευαίσθητους και ανθεκτικούς πληθυσμούς του T. absoluta στη δραστική emamectin benzoate. Δώδεκα βιβλιοθήκες αλληλουχήθηκαν με τη χρήση της πλατφόρμας Illumina, η οποία παρήγαγε 81 Gbp, αυξάνοντας έτσι σημαντικά τον αριθμό των διαθέσιμων γονιδιωματικών πόρων για αυτό το είδος. Η de novo συναρμολόγηση του μεταγραφώματος αποτελούνταν από 549.601 contigs, ομαδοποιημένα σε 233.453 μονογονίδια. Η ανάλυση διαφορικής έκφρασης και η επικύρωση qPCR αποκάλυψαν υπερέκφραση ενός μονογονιδίου που μοιάζει με το κυτόχρωμα P450 (Clan 4), το οποίο ενδεχομένως εμπλέκεται στην ανθεκτικότητα στη δραστική emamectin benzoate, υποστηρίζοντας περαιτέρω τη συμμετοχή των P450s στον παρατηρούμενο φαινότυπο ανθεκτικότητας. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι μελέτες κατά τις οποίες αξιολογήθηκαν τα επίπεδα ανθεκτικότητας του αλευρώδη του καπνού Bemisia tabaci σε εύρος σκευασμάτων με διαφορετικό τρόπο δράσης. Συγκεκριμένα εκτιμήθηκαν τα επίπεδα ανθεκτικότητας έναντι των εντομοκτόνων: flupyradifurone, sulfoxaflor, cyantraniliprole, thiacloprid, thiamethoxam, pymetrozine και spiromesifen σε 22 πληθυσμούς αλευρώδη του καπνού Bemisia tabaci από την Ελλάδα μεταξύ των ετών 2017 και 2021. Χρησιμοποιήθηκαν εργαστηριακές βιοδοκιμές εμβάπτισης φύλλου τόσο σε ενήλικα άτομα, όσο και σε νύμφες, σύμφωνα με τα αναγνωρισμένα κατά IRAC πρωτόκολλα βιοδοκιμών 15 και 16 αντίστοιχα. Όλοι οι πληθυσμοί παρουσίασαν από πολύ χαμηλά επίπεδα συντελεστών ανθεκτικότητας (Resistance Ratio, RR) έως πολύ υψηλά. Σε όλες τις περιπτώσεις καταγράφηκαν χαμηλά επίπεδα ανθεκτικότητας στο flupyradifurone (RR <18- φορές) και στο sulfoxaflor (RR <13- φορές). Ο συντελεστής ανθεκτικότητας βρέθηκε σε χαμηλά επίπεδα για το cyantraniliprole (RR <6- φορές) σε όλες τις περιπτώσεις, υποδηλώνοντας απουσία ανθεκτικότητας σε αυτήν την ένωση, με εξαίρεση έναν πληθυσμό που παρουσίασε RR: 39-φορές. Από το 2018 και μετά, τα επίπεδα ανθεκτικότητας για το spiromesifen ήταν εξαιρετικά υψηλά (RR>1500- φορές). Εξίσου, υψηλά επίπεδα ανθεκτικότητας εντοπίστηκαν σε όλες τις περιπτώσεις για τις δραστικές pymetrozine (RR> 4000- φορές) και thiacloprid (RR: 56- >3000- φορές) και σε μία περίπτωση για το thiamethoxam (RR: 398- φορές). Παράλληλα, εκτιμήθηκε η πιθανότητα αποτυχίας ελέγχου του B. tabaci. Τα χαμηλά επίπεδα ανθεκτικότητας για τα σχετικά νέα εντομοκτόνα flupyradifurone και sulfoxaflor υποδηλώνουν την απουσία διασταυρωτής ανθεκτικότητας με άλλα εντομοκτόνα. Οι πληροφορίες αυτής της μελέτης μπορούν να εφαρμοστούν στο σχεδιασμό αποτελεσματικών προγραμμάτων χημικής καταπολέμησης στο πλαίσιο ορθολογικών συστημάτων Ολοκληρωμένης Διαχείρισης Εχθρών (Integrated Pest Management - IPM). Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφονται οι μελέτες στις οποίες αξιολογήθηκαν τα επίπεδα ανθεκτικότητας σε εύρος δραστικών ουσιών για το δάκο της ελιάς Bactrocera oleae με τοπικές εφαρμογές στο εργαστήριο. Παράλληλα διερευνήθηκε η αποτελεσματικότητά τους μέσω δοκιμών στον αγρό (field), αλλά και μέσω δοκιμών σε συνθήκες προσομοίωσης στο πεδίο (semi-field). Η αξιολόγηση της ανθεκτικότητας πραγματοποιήθηκε για τις δραστικές: α-cypermethrin, beta-cyfluthrin, λ-cyhalothrin, thiacloprid και dimethoate που έχουν έγκριση για την αντιμετώπιση του B. oleae στα πλαίσια του προγράμματος της δακοκτονίας. Συγκεκριμένα, για τη δοκιμή στο εργαστήριο διεξήχθησαν κλασικές βιοδοκιμές τοπικής εφαρμογής σε εύρος δόσεων. Για τη βιοδοκιμή στον αγρό πραγματοποιήθηκε δολωματικός ψεκασμός στη συνιστώμενη δόση εφαρμογής (ΣΔΕ) του κάθε σκευάσματος, σε καλυμμένα με ειδικά κλουβιά ελαιόδεντρα. Εν συνεχεία απελευθερώθηκε συγκεκριμένος αριθμός ενηλίκων εντός των κλωβών και τα επίπεδα θνησιμότητας αξιολογούνταν κάθε 24h για 120h συνολικά. Επίσης, μια άλλη μέθοδος που αφορά δοκιμές προσομοίωσης στο πεδίο διενεργήθηκε ώστε να αξιολογηθεί η συσχέτισή τους με τις εργαστηριακές δοκιμές, αλλά και τις δοκιμές αγρού. Η ανάλυση της συσχέτισης πραγματοποιήθηκε μεταξύ των τριών μεθόδων. Στο έκτο κεφάλαιο περιγράφεται ο σχεδιασμός και η εφαρμογή ενός συστήματος ολοκληρωμένης διαχείρισης (IPM) στο πεδίο, για σημαντικούς εχθρούς των κηπευτικών (Bemisia tabaci, Tuta absoluta) βάσει εργαστηριακών δεδομένων για την ανθεκτικότητα. Συγκεκριμένα, καινοτόμες "πράσινες" ουσίες αξιολογήθηκαν στο εργαστήριο παρουσιάζοντας υψηλά επίπεδα αποτελεσματικότητας. Με βάση τα επιστημονικά δεδομένα που προέκυψαν σε άλλους πειραματισμούς της διατριβής, σχεδιάστηκε ένα σύστημα ολοκληρωμένης διαχείρισης (IPM) με στόχο την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των "πράσινων" ουσιών στα είδη B. tabaci σε ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκηπίου, σε σύγκριση με το συμβατικό σύστημα αντιμετώπισης. Σε ένα υδροπονικό θερμοκήπιο τομάτας, εφαρμόστηκαν τέσσερις επαναλήψεις για κάθε σύστημα αντιμετώπισης οι οποίες διεξήχθησαν σε θαλάμους (12m2 με 12 φυτά) που είχαν προσβληθεί τεχνητά με ταυτοποιημένο ανθεκτικό πληθυσμό B. tabaci (αλλά και με το T. absoluta που εγκαταστάθηκε μόνο του). Το σύστημα IPM περιλάμβανε την εγκατάσταση των παρασιτοειδών Eretmocerus eremicus και Trichogramma achaeae, καθώς και μαζική παγίδευση με κολλητικές παγίδες. Ο πληθυσμός του αλευρώδη εκτιμήθηκε εβδομαδιαία, με βάση τον αριθμό των ενηλίκων και των νυμφών στα κορυφαία φύλλα των φυτών. Ενώ για το T. absoluta καταγραφόταν οι προνύμφες των κορυφαίων φύλλων επίσης. Για τον έλεγχο του αλευρώδη στο συμβατικό σύστημα απαιτήθηκαν συνολικά έξι εφαρμογές με εναλλαγή των εντομοκτόνων spiromesifen, thiacloprid, flupyradifurone και sulfoxaflor ενώ στο σύστημα IPM πραγματοποιήθηκαν συνολικά 11 εφαρμογές με εναλλαγή μαλτοδεξτρίνης, τερπενοειδών, φυτικών εκχυλισμάτων, λιπαρών οξέων και πυριτίου. Για τον έλεγχο του T. absoluta έγιναν εφαρμογές μόνο βιολογικών σκευασμάτων με πολύ καλά αποτελέσματα. Τα επίπεδα προσβολής του αλευρώδη ήταν συγκρίσιμα μεταξύ των δύο συστημάτων ελέγχου για διάστημα περίπου πέντε μηνών, ωστόσο προς το τέλος της εξάμηνης καλλιεργητικής περιόδου τόσο ο αριθμός των ενηλίκων, όσο και των νυμφών του αλευρώδη ήταν σημαντικά υψηλότερος στο συμβατικό σύστημα. Οι ποιοτικές παράμετροι της τομάτας αξιολογήθηκαν και ορισμένες παρουσίασαν σημαντικές διαφορές. Τα υπολείμματα βρέθηκαν κάτω από τα καθορισμένα ανώτατα όρια υπολειμμάτων της ΕΕ για όλα τα συμβατικά σκευάσματα.