Для производства инсектицидных препаратов применяются не только виды энтомопатогенных бактерий, изъятые из природы, но и микроорганизмы, созданные методами генетической инженерии. Ученые, сотрудничающие с компанией «Сельскохозяйственные продукты Монсанто» (США), разрабатывают проблему клонирования гена, контролирующего синтез токсичных для насекомых веществ и передачи этого гена бактерии Pseudomonasfluorescens — безвредному неспороносному флуоресцирующему микроорганизму, который широко встречается в почве, воде, на различных растительных и животных субстратах. Созданные методами генетической инженерии энтомопатогенные бактерии можно использовать путем заражения ими семян или почвы во время посева. В этом случае инфекция может оказаться действенной в течение длительного времени. Ведь микроорганизмы, созданные методами генетической инженерии, даже в случае гибели вредных насекомых будут сохраняться в природной среде как обычные сапрофиты.
Проведенные исследования показывают, что клонирование токсичных генов возможно. Микроорганизмы, созданные методами генетической инженерии, оказались способными поражать определенные виды вредителей растений.
В 1835 г. итальянский исследователь А. Басси впервые описал гриб из рода боверия, обнаруженный на гусеницах тутового шелкопряда. Гриб получил видовое название, образованное от фамилии первооткрывателя — боверия бассиана (Beauveriabassiana). Гусеницы тутового шелкопряда, пораженные этим грибом, были сморщенными, сухими, покрытыми белым налетом, что делало их похожими на засахаренные фрукты. По этой причине заболевание тутового шелкопряда получило название белая мускардина (от французского слова, означающего «засахаренный фрукт»). Позднее было обнаружено, что гриб поражает не только полезных насекомых, к числу которых относится тутовый шелкопряд, но и многочисленных вредителей (колорадский жук, картофельная коровка, луговой и кукурузный мотылек, сосновая пяденица, сосновая совка, вредная черепашка, яблонная и персиковая плодожорка, некоторые виды клещей). Боверия бассиана распространена очень широко. Она встречается всюду, где имеются насекомые, и поэтому по праву считается космополитом. Только в Северной Америке ею поражается свыше 175 видов насекомых. В нашей стране возбудитель белой мускардины вызывает заболевание более 60 видов насекомых. Насекомые и клещи, устойчивые к белой мускардине, способствуют распространению ее мицелия и спор. Другой представитель рода боверия — боверия тонкая (Б. tonella) поражает главным образом вредных жуков: западного и восточного майских хрущей.
Мускардиновые грибы способны к сапротрофному питанию и сравнительно легко культивируются на искусственных питательных средах. Правда, боверия тонкая несколько хуже растет в искусственных условиях, она требует присутствия в питательной среде витаминов. Боверия бассиана успешно размножается на ломтиках картофеля. Результаты сравнительного испытания гриба боверия бассиана в глубинной и поверхностной культурах показали, что в поверхностной культуре для его роста создаются более благоприятные условия. Состав питательной среды оказывает влияние на вирулентность гриба.
Еще в 60-х годах в Украинском институте защиты растений был изготовлен препарат боверин, представляющий собой порошок серого цвета, содержащий споры мускардиновых грибов В. bassiana и В. globalifera, а также наполнитель (каолин). Препарат был рекомендован в сочетании с сублетальными дозами ядохимикатов для борьбы с колорадским жуком, дубовой листоверткой и другими вредителями сельского и лесного хозяйства.
В настоящее время для борьбы с вредными насекомыми привлекаются и другие виды грибов, в частности из родов метарризиум, вертициллиум, гирзутелла, гименостильбе, ашерсония, кониотириум, энтомофтора и др.
Важное место в арсенале средств борьбы с вредителями занимают биологически активные вещества насекомых. К числу таких веществ относятся феромоны, ювенильный гормон, гормон линьки.
Феромоны представляют собой биологически активные вещества, выделяемые животными в окружающую среду и специфически влияющие на метаболизм, поведение, физиологическое и эмоциональное состояние других особей того же вида. Как правило, феромоны продуцируются специализированными железами животных. По характеру действия различают агрегационные феромоны (феромоны скучивания), феромоны, вызывающие реакцию тревоги или обороны, следовые феромоны, отмечающие путь следования насекомого в поисках пищи, феромоны-социального опознавания и регулирования, половые феромоны. Наиболее подробно изучены половые феромоны насекомыхкоторые обеспечивают встречу и узнавание особей разного пола и стимулируют половое поведение. Феромоиы, привлекающие особей противоположного пола, называют аттрактактами.
В 1959г. западногерманский биохимик Адольф Бутенандт установил строение полового аттрактанта самки тутового шелкопряда. Этот феромон был назван бомбиколом. Он вызывает, у самцов поведенческую реакцию при концентрации всего около, 1012 мг/л воздуха. К 1980г. феромоны были обнаружены y 700 видов насекомых, причем у 220 видов установлено химическое строение. По химической природе феромоны не являются представителями какого-то определенного класса химических соединений. Половые феромоны самок чешуекрылых обычно относятся к предельным спиртам, ацетатам и альдегидам с 10—18 атомами углерода. Они могут быть представлены отдельными химическими соединениями, но чаще биологическое действие оказывает совокупность нескольких компонентов. Как правило, для биологического действия феромонов характерна видовая специфичность: разные виды насекомых используют в качестве феромонов определенные химические вещества или смеси с определенным сочетанием компонентов.
В связи с открытием феромонов возникла мысль использовать их для борьбы с вредными насекомыми. Производство аттрактантов из желез насекомых малоэффективно из-за высокой трудоемкости и низкого выхода продукта. В связи с этим были предприняты усилия по химическому синтезу этих веществ. К сожалению, химические феромоны оказались недостаточно специфичными, поскольку природные феромоны у многих насекомых представляют собой смесь индивидуальных химических веществ, причем некоторые компоненты ряда феромонов являются общими для нескольких видов. Синтез высокоспецифических феромонов затруднен необходимостью получения химически чистых веществ и комбинаций их в определенном соотношении, отсутствием сведений о роли отдельных составляющих в управлении поведением насекомых при спаривании. Известно, что у восточной плодожорки спаривание протекает в четыре этапа: привлечение самца к самке, приближение его, ориентация самки, копуляция. Каждый этап характеризуется действием определенного химического компонента.
В связи с недостаточной эффективностью синтетических феромонов важно отметить роль растений в образовании природных аттрактантов. Так, например, в состав агрегационного феромона жука большого ильмового заболонника — переносчика голландской болезни вязов, входит α-кубебен, являющийся метаболитом дерева-хозяина. В состав феромонного комплексажука-лубоеда входит мирцен, также образуемый растениями. Насекрмые могут использовать некоторые алкалоиды растений в качестве предшественников при синтезе половых феромонов. Содержащееся в растениях-хозяевах вещество α-пинен служит исходным соединением для биосинтеза цис-вербенола жукамиIpsparaconfusus. Интересно в связи с этим отметить, что превращение α -пинена в вербенол осуществляет штамм бактерий В. cereus, выделенный из пищеварительного тракта этих жуков. Синтез предшественников феромонов клетками растений, превращение этих предшественников в феромоны насекомых при участии бактерий свидетельствует о том, что для практических целей могут быть использованы феромоны, полученные не химическим, а биотехнологическим путем использование методов биотехнологии, у в частности метода культуры тканей растений, а также приемов генетической инженерии, может оказаться весьма перспективным при организации производства высокоэффективных феромонов. Существуют три основных пути использования феромонов для борьбы с вредными насекомыми:
—обнаружение видов насекомых;
—массовый отлов насекомых;
—нарушение системы ориентации по запаху, служащей для пространственного объединения особей разного пола.
Одним из важнейших путей практического применения естественных и химических феромонов для борьбы с вредными насекомыми является мониторинг состояния популяции, учет численности вредителей с помощью ловушек. Визуальные наблюдения за посевами отнюдь не всегда позволяют выявить присутствие вредителей или установить истинную картину зараженности посевов. Попавшие в ловушки отдельные насекомые свидетельствуют о присутствии определенных видов на ближайшей территории, а количество пойманных насекомых позволяет судить о необходимости принятия мер по подавлению. Благодаря таким обследованиям удается резко сократить расход инсектицидов на борьбу с вредителями, предотвращать распространение насекомых на незаселенной территории.
Широкие возможности открывает применение ловушек с феромонами для обнаружения карантинных вредителей. В настоящее время феромоны широко используются для раннего обнаружения объектов карантина (восточная плодожорка, картофельная моль, американская белая бабочка, средиземноморская плодовая муха, калифорнийская щитовка и др.). В 1976 г. специалисты из Министерства сельского хозяйства США разместили почти 17 тыс. ловушек с феромонами тримедлюром, кьюлюром и метилевгенолом на юге страны с целью фиксирования трех опасных вредителей: средиземноморской плодовой мухи, дынной мухи и восточной фруктовой" мухи. Они позволяют быстро обнаружить и уничтожить вредителей, прежде чем те успевают обосноваться на новой территории. Такое раннее выявление вредителей сберегает многие миллионы долларов, которые потребовалось бы истратить на истребление опасных интродуцентов. Для той же цели кольцом ловушек были окружены порты, через которые осуществляется импорт товаров. Если какому-то вредному насекомому все же удается обосноваться, ловушки с феромонами облегчают истребление насекомых, точно указывая местонахождение вредителя, а также, где и когда следует применять химические инсектициды, которые в. этом случае не загрязняют природную среду бесполезно. Так, например, в 1956 г. во Флориде средиземноморская плодовая муха распространилась на площади около 0,4 млн. га. Использование ловушек с аттрактантами для обнаружения местонахождения вредителя и инсектицидов для его уничтожения позволило полностью истребить средиземноморскую плодовую муху до конца следующего года.