VYUŽITÍ ENTOMOPATOGENNÍCH HLÍSTOVEK V BIOLOGICKÉM BOJI PROTI VYBRANÝM HMYZÍM ŠKŮDCŮM

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta Ústav experimentální biologie

Odd ě lení fyziologie a imunologie živo č ich ů

VYUŽITÍ ENTOMOPATOGENNÍCH HLÍSTOVEK V BIOLOGICKÉM BOJI PROTI VYBRANÝM

HMYZÍM ŠK Ů DC Ů M

Bakalá ř ská práce

Aneta Šedrlová

Brno, Č eská republika 2006

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta Ústav experimentální biologie

Odd ě lení fyziologie a imunologie živo č ich ů

VYUŽITÍ ENTOMOPATOGENNÍCH HLÍSTOVEK V BIOLOGICKÉM BOJI PROTI VYBRANÝM

HMYZÍM ŠK Ů DC Ů M

Bakalá ř ská práce

Aneta Šedrlová

Vedoucí bakalá ř ské práce: RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D.

Brno, Č eská republika

2006

Souhrn

Tato bakalářská práce pojednává o využití entomopatogenních hlístovkách (EPN) druhu Steinernema a Heterorhabditis v biologickém boji proti vybraným škůdcům. EPN vstupují do těla svého hostitele různými přirozenými otvory (ústy, řitním otvorem, tělním povrchem), uvnitř vypouští své symbiotické bakterie (Steinernema/bakterie rodu Xenorhabdus, Heterorhabditis/bakterie rodu Photorhabdus), které usmrtí svého hostitele během 2-4 dní po penetraci. Uvnitř hostitele bakterie produkují potravu pro hlístovky, které tak mají zajištěné vhodné podmínky a prostředí pro růst a vývoj nových generací, které pak opouštějí tělo hostitele a hledají hostitele nového. EPN jsou vhodné pro boj se škodlivým hmyzem, neboť jsou jejich přirozenými nepřáteli, jsou ekologické a bezpečné pro své okolí a nemají žádné nežádoucí nebo škodlivé účinky.

Bakalářská práce poskytuje ucelené informace o vybrané skupině hmyzích škůdců, jejich životních cyklech a společných antagonistických vztazích s EPN. Bakalářská práce obsahuje i stručný pohled na komerční trh firem a jejich výrobků, které obsahují EPN.

Poskytuje stručný přehled hlístovek a jejich účinků na škodlivý hmyz.

Klíčová slova: Steinernama, Heterorhabditis, Biologická kontrola, entomopathogenní hlístovky, hmyzí škůdci, symbiotické bacterie, Xenorhabdus, Photorhabdus.

A b s t r a c t

This bachelor work treats about utilization entomopathogenic nematodes (EPN) species Steinernema and Heterorhabditis in the biological struggle against selected pests.

EPN enter to the host´s body through the natural openings ( by mouth, anus, body surface etc.) and inside the host´s body it exrete their symbiotic bacteria ( Steinernema – bacteria species Xenorhabdus, Heterorhabditis – bacteria species Photorhabdus ) which kill its host during 2 – 4 days after penetration. The bacteria produce nourishment for nematodes in the host´s body and so they have suitable conditions for their growth and evolution new generations, which then leave and look for a new host. EPN are suitable for the struggle with dangerous insect because they are their natural enemies, they are ecological and safe for their surroundings and don´t have any undesirable or dangerous impacts.

This bachelor work offers comprehensive information about choosen group of insect pests, their life cycles and common antagonistic relations with EPN. This work includes a brief view of commercial market of firms, too, and their products containing EPN. It offers short view of nematodes and their effect on pests.

Keywords: Steinernama, Heterorhabditis, Biological control, entomopathogenic nematodes, pest, symbiotic bacteria, Xenorhabdus, Photorhabdus.

Obsah

1. Úvod ... 6

2. Charakteristika kmene Nematoda (Hlístice) ... 8

2.1. Vnější a vnitřní morfologie ... 8

2.2. Svalstvo ... 9

2.3. Nervová soustava ... 10

2.4. Smyslové orgány ... 10

2.5. Trávící soustava... 12

2.6. Rozmnožovací soustava ... 12

2.7. Růst a svlékání kutikuly ... 13

2.8. Výskyt v prostředí ... 14

2.9. Zařazení do systému... 14

3. Životní cyklus a průběh nákazy ... 15

4. Výhody EPN proti použití chemikálií ... 19

5. COST 850... 20

6. Charakteristika škůdců... 22

6.1. Lycoriella spp. ... 23

6.2. Bradysia spp. ... 25

6.3. Delia radicum ... 26

6.4. Bibio hortulans ... 28

6.5. Musca domestica ... 29

6.6. Liriomyza spp... 31

6.7. Agrotis ipsilon ... 33

6.8. Hepialus humuli ... 35

6.9. Periplaneta americana ... 36

6.10. Scapteriscus spp. ... 38

6.11. Frankliniella occidentalis ... 40

6.12. Ctenocephalides felis... 42

6.13. Opogona sacchari ... 44

7. Firmy a jejich produkty na dnešním trhu ... 47

7.1. Andermatt BIOCONTROL AG ... 49

7.2. e-Nema ... 50

7.3. Becker Underwood... 53

7.4. Koppert... 54

8. Závěr... 56

9. Seznam použité literatury a internetových zdrojů... 57

1. Úvod

Entomopatogenní hlístovky (EPNs - entomopathogenic nematodes) se vyskytují volně v přírodě, v půdě. V současné době se využívá laboratorně namnožených hlístovek proti přemnoženým škůdcům z hmyzí říše jako prostředek biologického boje. Na toto téma je v současné době dostupné velké množství publikací (např. Westerman 1997, 1998, Renn 1998, Wang & Gaugler 1998, Lacey & Unruh 1998, Peters & Ehlers 1996, Ehlers 2001, Gaugler et al. 2002, Shapiro-Ilan et al. 2003) a tyto techniky jsou i hojně komerčně využívány.

Nejrozšířenější jsou zástupci dvou čeledí – Steinernematidae a Heterorhabditidae.

Entomopatogenní hlístovky (EPN – Entomopathogenic nematodes) jsou užívány v mnoha různých aplikacích v integrovaném a biologickém boji proti škodlivému hmyzu.

V biologickém boji hrají hlístovky důležitou roli, pracují skrytě, ale účinně. Využití a zesílení antagonistických vztahů entomopatogenních hlístovek ke škodlivému hmyzu a ve prospěch člověka je významnou součástí biologického boje se škůdci a jeho využití k cílené regulaci škůdců bez použití chemických, jedovatých látek. Hlístovky jsou adekvátní přirozená a přírodní náhrada synteticky připravených chemických látek (viz odstavec 2.1.).

Samozřejmě existují i hlístovky, které jsou pro plodiny a tedy i člověka škodlivé a ničí, např.: háďátka napadající hlízy brambor nebo bulvy řepy. Tato specializace hlístovek znamená velké škody na lidském hospodářství, obzvlášť tam, kde dochází k opětovnému vysazování vhodné hostitelské rostliny, to podmiňuje přemnožení rostlinných cizopasníků a vyžaduje umělé chemické zásahy.

Mohlo by se tedy zdát, že na lidské hospodářství mají hlístovky jen negativní vliv – napadají člověka (roup dětský, tenkohlavci, měchovci), domácí zvířata i kulturní rostliny a nijak významně mu nepomáhají. Opak je ale pravdou.

Všechny živé organismy v přírodě mají své přirozené nepřátele. Tento velice složitý komplex vztahů mezi jednotlivými organismy se významně podílí na potlačování populací škůdců.

EPN jsou přirozenou součástí půdních organismů všude na světě. Pokud v prostředí, kde žijí škůdci, tyto užitečné organismy chybí, pak je splněna jedna ze základních podmínek kalamitního přemnožení škůdců. Proto jsou hlístovky jednou z důležitých součástí přírodního systému a podílí se na vytváření v přírodě tak důležité rovnováze.

U škůdců, kteří napadají zemědělské monokultury se vyskytují hlístovky, které početnost hmyzích populací snižují, žijí na jejich úkor a vytvořily si zcela specifickou soustavu přenosů

Člověk porušil rovnováhu přírody změnou podmínek rozvoje krajiny. Vytváří rozsáhlé komplexy jedné plodiny nebo jednoho porostu stromů (monokultury) a s tím souvisí nepřiměřený rozvoj určitých škůdců.

Současná věda a praxe na základě širokých znalostí o EPN vytváří mechanismy, které se použijí v boji s nejzávažnějšími škůdci zemědělských a lesních kultur. Současný seznam biologických přípravků uvádí již celou řadu vyráběných preparátů obsahující různé druhy hlístovek. Příprava těchto nástrojů pro biologický boj není příliš obtížná, vyžaduje znalost podmínek života hlístovek a způsobu, jak své hostitele vyhledávají a ničí a jak v přírodě přežívají. Hlístovky, jakkoli jsou sami o sobě křehké a zranitelné, mají jako skupina jedno společné – velice obratně se přizpůsobují podmínkám okolí, při úsilí o přežití a pro úspěšný přenos do nového hostitele.

Touto prací bych alespoň chtěla přispět k lepšímu poznávání všech souvislostí spojených s EPN a k rozvoji poznání celé řady výhod při jejich využití v boji s hmyzími škůdci. Podat ucelený přehled o současné nabídce produktů biologického boje proti škůdcům z řádů: Diptera, Lepidoptera, Blattaria, Orthoptera, Tysanoptera, Siphonaptera.

Zároveň bych touto cestou chtěla poděkovat vedoucímu mé Bakalářské práce RNDr.

Pavlu Hyršlovi, Ph.D. za účinnou pomoc při přípravě a realizaci této práce.

2. Charakteristika kmene Nematoda (Hlístice)

Hlístice (Nematoda) jsou volně žijící i parazitičtí živočichové, základní tvar těla je protáhlý, válcovitý (Obr.č:1). Nematoda je odvozen od řeckého slova „nemá“, což znamená nit a plně vystihuje celkový tvar těla. Délka těla hlístic nalezených v těle hmyzu je značně kolísavá. Např.: u čeledi Steinernematidae kolísá u dospělců od 1-10mm, u čeledi Mermithidae kolísají délky mezi 2-30 cm.

Hlístice jsou bilaterálně souměrné, povrch těla je bez segmentace a přívěšků. Na těle se rozlišuje hlavová a ocasní část. Tělo, ačkoli je ohebné, vykazuje jen nepatrné změny v délce a udržuje si vysoký vnitřní hydrostatický tlak. Tento systém umožňuje provádění vlnivých, plazivých pohybů, kterými hlístice proniká půdou a plave. Tělo je kryté vícevrstevnou kutikulou, která se při růstu nedospělých jedinců několikrát svléká (E. Sedlák 2000).

Obr.č.1: Steinernema feltiae

(zdroj: URL1)

2.1. Vn ě jší a vnit ř ní morfologie

Třívrstevná kutikula, hypodermis a podélné svaly tvoří elastickou trubici, která uzavírá druhotnou tělní dutinu pseudocoel. V ní jsou uloženy trubicovité, většinou párové a symetrické gonády a zbytek pseudocoelu vyplňuje trávící trubice.

Kutikula má významnou úlohu, proto, že neexistuje žádná vnitřní oporná kostra a pseudocoel je vyplněn roztokem, ve kterém jsou volně uloženy vnitřní orgány.

Kutikula je rozdělena na čtyři základní vrstvy: epikutikulu, exokutikulu, mezokutikulu a endokutikulu.

Epikutikula je univerzální pro všechny hlístice, má třívrstevnou strukturu a je tvořena látkou velmi podobnou keratinu.

Exokutikula leží pod epikutikulou, je rozdělena na vnější a vnitřní.

Mezokutikula obsahuje paprskovité struktury, póry otevírající se na povrch kutikuly, zakončení mají v hypodermis. Mezokutikula může u některých skupin chybět (Tylenchida).

Endokutikula byla popsána jako pruhovaná nebo žíhaná, tento vzhled vzniká seřazením svazků vláken.

U hlístic lze rozlišit dva typy povrchových struktur. Do první skupiny patří podélné a příčné rýhy, vychlípené kutikulární záhyby (křídla) a různé zuby a trny bez smyslové funkce. Do druhé skupiny patří povrchové struktury, smyslové papily kolem úst a v ocasní části samců, jamkovitá nebo vystouplá ústí amfidů (váčkovité chemoreceptory na přídi, Sedlák 2000), fasmidů (chemoreceptory na zádi, Sedlák 2000), vulvy a řitního otvoru se smyslovou funkcí.

Hypodermis je velmi tenká buněčná vrstva, označovaná též jako syncytium a leží pod kutikulou. Po délce těla vytváří směrem do pseudocoelu čtyři hřebeny – chordy. U některých hlístovek jsou v hypodermis jednobuněčné žlázy. Hypodermis obsahuje velké množství zásobních látek (lipidy, glykogen) a vlákna uložená uvnitř zajišťují spojení se svalstvem.

2.2. Svalstvo

Podélné svaly tělní stěny hlístic jsou tvořeny jednou vrstvou vřetenovitých buněk.

Okružní svalovina není vytvořena. Každá svalová buňka má část stažitelnou a nestažitelnou.

Svalové snopce jsou od sebe odděleny chordami. Některé svaly jsou specializovány na ovládání trávícího a rozmnožovacího systému.

2.3. Nervová soustava

Základní jednotkou nervové soustavy je samozřejmě nervová buňka (neuron) je složená z vlastního těla (neurocytu) a z výběžků: axonu-dlouhý a dendritů-krátké. Spojením neuronů vznikají nervová ganglia.

Centrální nervová soustava se skládá z mozku tvořeného spojenými ganglii, nervového prstence a ventrální nervové pásky. Ganglia tvořící mozek jsou umístěná před i za nervovým prstencem. Nervový prstenec vytváří smyčku kolem jícnu v zúžené části zvané isthmus.

Z obhltanového prstence vychází několik párů nervových provazců navzájem propojených.

Dva hlavní nervové provazce uložené ve hřbetní a břišní liště inervují pásy podélné svaloviny (Sedlák 2000).

2.4. Smyslové orgány

Senzorické receptory mají dva základní typy smyslových čidel: sety a papily. Mezi smyslové orgány patří také specializovaná čidla ponořená pod tělní povrch: amfidy, fasmidy a hemizonid.

Papily nebo sety jsou umístěny v oblastech důležitých pro základní životní funkce:

kolem ústního otvoru nebo kolem kopulačního orgánu samců, atd..Mají hlavně hmatovou funkci. Amfidy mají především funkci chemoreceptorů a jsou uloženy hluboko v kuktikule.

Fasmidy jsou dvě málo zřetelné žlázy a mají hlavně funkci smyslových receptorů. Hemizonid je čočkovitě utvářená oblast kutikuly, ležící ventrálně v úrovni nervového prstence.

Všechna uvedená čidla patří mezi exteroreceptory, které přijímají podněty z vnějšího prostředí (Obr.č:2). Mimo to existují i interoreceptory, spojené s povrchem epitelu trávící trubice a rozmnožovacích orgánů.

Obr.č:2: Smyslové orgány (exteroreceptory)

Obr. 2: Hlístovky ze scanovacího elektronového mikroskopu (zdroj: URL2)

2.5. Trávící soustava

Základní schéma trávící soustavy: ústa ohraničená pysky, ústní dutina, svalnatý a žlaznatý jícen s lumenem (stomodeum), vakovité střevo (mezenteron), rektum a řitní otvor (proktodeum). Trávící soustava je úplná, trubicovitá (Sedlák 2000).

Ústní dutina (stoma) má u hlístic dva základní oddíly. Přední část chileostoma a zadní část esofastoma.

V ústech jsou kutikulární zoubky, lišty nebo bodec (stylet), který slouží k nabodávání rostlinných tkání nebo jiných živočichů (tyto struktury jsou vyvinuty pouze u dospělců, ne u invazivních larev a slouží k druhové identiikaci). Hltan je svalnatý nebo savý. Tvarová rozmanitost jícnu se využívá jako znak v taxonomii hlístic.

Vakovité, trubicovité střevo (intestinum) je rozděleno do tří dílů: ventrikulus, střední střevo a prerektum. Úkolem celé střevní soustavy je sekrece trávicích enzymů a absorpce rozpuštěných živin. Střevo může být také uzavřeno a sloužit tak jako skladiště živin – tzv.

trofozom.

Řiť (rektum) je poslední oddíl trávící trubice, je zploštělý a krátký. U samců střevo a pohlavní orgány ústí do společné kloaky, kde jsou také umístěny kopulační orgány. Rektum i kloaka se vně otevírají puklinovitým řitním otvorem (anus).

S trávící soustavou je spojena i soustava exkreční. Existují dva základní typy: 6laznatá (glandulární) a trubicovitá (tubulární). Žlaznatá je tvořena z ventrální žlaznaté buňky a terminální ampuli, která se ven z těla otevírá prostřednictvím exkrečního póru. U trubicovité soustavy jsou trubice ventrálně spojeny a jsou zakončeny opět exkrečním pórem. Celý systém má tvar písmene U nebo H.

2.6. Rozmnožovací soustava

Pohlavní orgány samců i samic jsou trubicovité. Samci mají vytvořeno jedno nebo dvě varlata, samice většinou párové vaječníky. Většina druhů hlístic patří mezi gonochoristy , s odděleným pohlavím, běžná je i partenogeneze i hermafroditismus. U samců se pohlavní orgány otevírají ventrálně na konci těla prostřednictvím kloaky. U samic je pohlavní otvor vulva, umístěn také ventrálně asi uprostřed těla. Většina druhů je oviparních, samice klade vajíčka do okolního prostředí. Běžný je vývoj vajíček a líhnutí larev ještě v děloze samice

(endotokie – endotokia matricida). Larvy, které se líhnou uvnitř samice, rozrušují její vnitřní orgány a živí se jimi.

Schéma samičího pohlavního ústrojí je jednotné. Trubicovitý vaječník (ovarium), vejcovod (ovidukt), děloha (uterus) a pochva (vagina), která se otevírá prostřednictvím vulvy.

Přítomná je i spermathéka nebo akcesorické žlázy, které slouží k uchování spermií resp.k tvorbě sekretu, kterým jsou vajíčka pokrývána, aby lépe přilnula k podkladu

Stavba samčích pohlavních orgánů je rovněž jednotná: varle (testes), semenné váčky (vesicula seminalis), chámovod (vas deferens) a kloaka. U samců jsou vytvořeny druhotné pohlavní orgány, které slouží k usnadnění kopulace. Jsou zakotveny v kloace a tvoří obvykle dvojice spikul a gubernákulum.

2.7. R ů st a svlékání kutikuly

Výměna staré kutikuly za novou je důležitý proces spojený s růstem a vývojem jedince, při kterém je stará kutikula nahrazována novou kutikulou dalšího vývojového stadia.

Současně dochází k vývoji pohlavních orgánů a ke zvětšování tělních rozměrů. Svlékání má čtyři základní fáze:

1. po obdržení stimulu je zahájena neurosekreční činnost.

2. vlivem této sekrece dochází k separaci staré kutikuly od hypodermis.

3. mezi hypodermis a starou kutikulou je secernována kutikula nová.

4. dochází k prasknutí a odhození staré kutikuly.

Růst hlístic je proces, který úzce souvisí se svlékáním. Může být nepřetržitý a pravidelný jak mezi svlékáním, tak i při nich, nebo při svlékání nastává období letargie, během kterého hlístice nerostou. Po něm pak dochází k rychlému růstu. Některé druhy tloustnou rychleji než rostou do délky, jiné růst do délky zcela zastaví a pouze tloustnou, přičemž se vyvíjejí jejich vnitřní orgány. Růst vnitřních orgánu je méně komplikovaný. Počet buněk je od začátku vývoje stálý, determinovaný a dochází pouze k zvětšování objemu buněk. Tento znak typický pro všechna pseudocoelomata prakticky znemožňuje regeneraci (Sedlák 2000).

2.8. Výskyt v prost ř edí

Hlístice žijí ve třech typech životních prostředí – v půdě, ve sladké vodě a ve slané vodě. EPN se však vyskytují pouze v půdě. K jejich přežívání je nutnou podmínkou udržovat turgorový tlak tělních tekutin. Sladkovodní a suchozemští zástupci jsou často vystaveni náhlým změnám osmotického tlaku a někteří snášejí dokonce úplné vysušení, ovšem pokud jsou v neaktivním stavu (kryptobiósa). Mořské druhy mají konstantní osmotické prostředí.

V zásadě existují tyto základní skupiny: 1. mořské a brakické druhy 2. sladkovodní a půdní druhy 3. parazité rostlin

4. parazité živočichů

Hlístice parazitující ve tkáních živočichů jsou prakticky izotonické s tělními roztoky hostitelů. Největším změnám jsou vystaveny invazní larvy (L3), které zpočátku žijí v půdě.

Teprve po nalezení vhodného hostitele se při pronikání do jeho těla musí přizpůsobit jeho osmotickým poměrům.

Pokud se hlístice dostanou do příliš suchého prostředí, nevhodného pro jejich život, většinou hynou, protože pro svoji aktivitu vyžadují vodní nebo alespoň vlhké prostředí.

Nevhodné podmínky hlístice přežívají ve stavu kryptobiózy, kdy je jejich metabolismus účinně snížen (nedostatek kyslíku, zmrznutí, osmotický stres). Mechanismus, který umožňuje hlísticím přežít za sucha a uchovat si přitom neporušenost vnitřních orgánů, není znám.

2.9. Za ř azení do systému

Ve své knižní publikaci Maggenti (1981) uznává systém navržený Cobbem v roce 1919 a později přijatý také Chitwoodem, kde jsou již hlístice řazeny jako samostatný kmen Nematoda . Pro lepší celkovou orientaci v poměrně složitém systému hlístic uvádíme klasifikaci podle Maggentiho (1981). V této práci se většinou píše o entomopatogenních hlístovkách rodu Steinernema a Heterorhabditis , které řadíme do: Kmen: Nematoda

Třída: Secernentea = Phasmida Řád: Rhabditida (Háďata)

Čeleď: Heterorhabditidae,Steinernematidae (E. Sedlák září 2004)

3. Životní cyklus a pr ů b ě h nákazy

Hlístice jsou svými vývojovými cykly přizpůsobeny k tomu, aby se udržely ve svém hostiteli nebo v blízkém okruhu. K tomu se vytvořily specifické vývojové cykly, které přivádějí vždy invazní stádia nadosah jejich hostiteli. Hlístice parazitující hmyz jsou schopné aktivně vyhledat hostitele a pronikat do jeho tělní dutiny v larválním, pupálním i dospělém stádiu. Řada druhů má vytvořený stylet nebo speciálně modifikovaný zub, kterým prorazí tělní stěnu hmyzu. Jindy hostitel pozře vajíčka nebo invazní larvy, které proniknou do tělní dutiny přes střevo.

Čeleď: Steinernematidae

Steinernema carpocapsae má široký okruh hostitelů. Všechny známé druhy čeledi Steinernematidae mají naprosto shodný vývojový cyklus a při výběru hostitelů jsou nespecifické (Laumond et al. 1979). V tabulce č.1 jsou uvedeny hmyzí řády, ve kterých byla prokázána parazitace hlístovkami této čeledi.

Tabulka č.1:Hostitelské spektrum čeledi Steinernematidae

Řád Vývojové stadium

Collembola Larva Odonata Dospělec Blattodea Larva, dospělec Orthoptera Dospělec Isoptera Dospělec Homoptera Larva, dospělec Heteroptera Larva, dospělec Neuroptera Dospělec

Lepidoptera Larva, kukla,dospělec Diptera Larva, kukla, dospělec Coleoptera Larva, kukla, dospělec Aphaniptera Larva

Hymenoptera Larva, kukla, dospělec

Invazní larvy hlístovek jsou přítomny v zemi, aktivně se pohybují a pokud naleznou vhodného hostitele, pronikají do jeho těla některým z jeho otvorů. Nejčastěji je vstupní branou ústní otvor, kam se invazní larvy dostávají s potravou, nebo řitní otvor. Vzácně se podaří průnik spirákulami a systémem trachejí nebo také přímo penetrací kutikuly. Přes střevní stěnu se hlístovky dostávají do tělní dutiny, tady uvolˇují ze svého střeva symbiotické bakterie(čeleď Steinernematidae-bakterie rodu Xenorhabdus, Heterorhabditidae-bakterie rodu Photorhabdus), během několika hodin zabíjejí svého hostitele a za 2 – 4 dny, podle teploty, dospívají do první generace. Z nakladených vajíček se líhnou larvičky, které se vyvíjejí již v mrtvém hostiteli. Larvy dospívají v dospělce druhé, tzv. normální generace.

Samice normální generace zakládají potomstvo vyvíjející se jen do třetího larválního instaru (L3) – invazní larvy, které se rozlézají po okolí a hledají nového hostitele (Obr.č:3).

Obr.č: 3: Hlístovky rodu Steinernema opouští svého hostitele termita.

( Zdroj: URL2)

Bovien (1937) jako první zaznamenal, že starší samice jsou ovoviviparní a po jejich uhynutí se vajíčka líhnou v těle mrtvé samice a malé larvičky se živí vnitřními orgány.

Čeleď: Heterorhabditidae

Heterorhabditis bacteriophora s širokým okruhem hostitelů.

Vývojový cyklus všech známých druhů je shodný a jde o typickou heterogonii. V jednom hostiteli se střídá první, parthenogenetická generace s druhou, bisexuální, ve které jsou samci navíc velmi vzácní. Khan et al. (1976) uvádějí u druhu Heterorhabditis heliothidis, že po 8 – 9 dnech se objevuje třetí generace. Způsob pronikání invazních larev do nového hostitele a rozvoj nákazy je stejný jako u čeledi Steinernematidae. Také vlivem čeledi Heterorhabditidae hyne napadený hmyz na bakteriální septikemii, způsobenou symbiotickými bakteriemi umístěnými ve střevě invazních larev. Nejčastěji se invazní larvy dostávají do tělní dutiny stěnou střeva, kam vlezly ústním nebo řitním otvorem. Vzácnější je vniknutí tracheami. Wouts (1979) uvádí, že již za dvě hodiny po nákaze jsou hlístice v ústní dutině, přední části trávící trubice, v hlavě a v zadní části tukového tělesa.

Základem Pionarovy (1975) teorie je třetí, invazní larvální stadium, které po nalezení vhodného hostitele, po 3 – 4 dnech dospívá ve velké parthenogenetické samic. Ty kladou vajíčka a po dalších 2 –3 dnech se objevují dospělí jedinci druhé, bisexuální generace.

6ivot samců je velmi krátký, 1 –2 dny. Po spáření se líhnou larvy uvnitř samice. Teprve potom se uvolňují z mrtvé samice.

Pokud je hustota samic v hostiteli nízká, jsou kladena všechna vajíčka. Jakmile je samic mnoho, zůstávají vajíčka v ovariích. Larvy se líhnou uvnitř samice, kde se také vyvíjejí.

Vzniká jakási cysta vyplněná larvami, tzv. endotokia matricida. Z nakladených vajíček se poté líhnou larvy.a vývoj pokračuje až po napadení nového hostitele.

4. Výhody EPN proti použití chemikálií

Komerční využití EPN v biologickém boji: EPN mají několik výhod, které byly označeny za komerčně hodnotné činitele využitelné v biologickém boji s hmyzími zástupci.

Jsou vysoce efektivní a často předčí výsledky chemických prostředků. Na rozdíl od chemikálií, které jsou z půdy odplavené vodou nebo se během několika dní rozpadají, jsou hlístovky pohyblivé a perzistentní (v půdě stálé). V půdě mohou za vhodných podmínek přežít i několik let. Obnovují se uvnitř hostitele, působí tedy dlouhodobými účinky na hmyzí populace (Peters 1996). Používání EPN je bezpečné pro obě strany, pro uživatele i pro životní prostředí. Mají velmi nízké škodlivé účinky na necílové skupiny hmyzu a žádné hlístovky, ani jejich symbiotické bakterie nezpůsobují škodlivé účinky proti savcům nebo rostlinám (Bathon 1996; Ehlers and Hokannem 1996). Většina zemí je osvobozena od registračních požadavků, které neumožňovaly potřebu rozvíjet produkty založené na využití hlístovek na ochranu rostlin. EPN mohou být po nějakou dobu uskladněny, což usnadňuje jejich prodej. Invazivní larvy jsou odolné vůči aplikaci pomocí rozprašovače, proto je možná i aplikace sprayem.

Dnes jsou hlístovky používány hlavně v prostředích, kde chemické prostředky selhávají, tj.

v půdě, v oblastech s obtížným hmyzem nebo tam, kde se rozvinula rezistence hmyzu vůči chemickým insekticidům (Ehlers 2001).

Tabulka č. 2: Komerční využití EPN v biologickém boji:

Vědecké jméno škůdce Řád Kultura Lycoriella solani Diptera Houby

Bradysia coprophila Diptera Okrasné rostl.

Delia radicum Diptera Brukvovité

Bibio hortulans Diptera Trávník Musca domestice Diptera Chlévy

Liriomyza spp. Diptera Zelenina,Okr.r.

Agrotis ypsilon Lepidoptera Různé

Opogona sacchari Lepidoptera Okrasné rostl.

Hepialus spp Lepidoptera Pažitka,Okr.r.

Periplaneta americana Blattaria Domácí rostl.

Scapteriscus spp Orthoptera Trávník

5. COST 850

Hlavním posláním mezinárodního evropského programu COST 850 je zajistit lepší pochopení vzájemných symbiotockých vztahů entomopatogenních hlístic a jejich symbiotických bakterií (čeleď Steinernematidae-bakterie rodu Xenorhabdus, Heterorhabditidae-bakterie rodu Photorhabdus) a poté jejich využití v boji proti různým škůdcům.

Tato společná akce spojí dohromady bakteriology, nematology, entomology, malakology, biochemiky, molekulové biology a průmysl s cílem integrovat jejich úsilí rozumět a využívat mimořádné vlastnosti těchto symbiotických komplexů.

Členové COST 850 jsou rozděleni do pěti pracovních skupin (Working groups - WG), které se zvlášť zabývají různými problematikami a tématy. Nejblíže k tématu EPN má WG1.

Pracovní skupina 1: Biologická symbióza

Symbióza je generický termín užívaný pro popis vztahů a interakcí mezi různými organismy.

Ve WG1 jsou pozorovány různé typy symbióz, které se vyskytují u hmyzu a příslušných entomopathogenních hlísticích (EPN). Taková ovlivňování mohou být vzájemná (Photorhabdus/Xenorhabdus a EPN) nebo patogenní (Photorhabdus/Xenorhabdus a hmyz) nebo parazitní (hlístice a hmyz).

Bezpečí a regulace EPN (prof. Ehlers)

Od prvního použití entomopathogenní hlístovky Steinernema glaseri proti ponravě Popillia japonica v New Jersey (USA) (Glaser a Farrell, 1935), nebyla zaznamenána žádná rizika nebo poškození prostředí spojená s používáním EPN.

COST - OECD odborná skupina hodnotila možná rizika na prostředí. Nebyly prokázané žádné dlouhodobé účinky na necílové organismy (NTO) nebo další environmentální dopady použití původních nebo exotických EPN nebylo.

Měly by být EPN právně regulovány?

Při analýze rizik je jednotné, že největším rizikem je ztráta lidských životů. Nikdy v minulosti nebyla zaznamenána ztráta lidských životů spojená s použitím EPN a škody na životním prostředí způsobené biologickým bojem jsou mnohem menší než rizika spojená s

v tom, že lidé produkty nebo aktivity hodnotí buď jen jako "bezpečné" nebo "nebezpečné".

Ale ideální situace nemůže existovat bez rizika. Každý člověk analyzuje rizika mnohokrát během každodenního života a rozhoduje se, která rizika může podstoupit a kterým se potřebuje vyhnout. Tak jako všechno ostatní má svá rizika, tak také biologická kontrola není bez rizik. Pokud musí být insekticidy používány, mohou tedy jejich uživatelé škodit, zvláště ti, kteří použili pesticidy v zahradnickém skleníku, kde jsou vysoce vystavení chemické sloučenině. Vlády by se měly pokusit o propagaci užívání efektivního a levného nástroje regulace pomocí EPN. Biologická kontrola v současné době potřebuje menší regulaci namísto větších byrokratických překážek.

COST - OECD odborná komise uzavřela tento problém tím, že použití exotických EPN, které nikdy před tím nebyly použité v biologickém boji v ekosystému nebo určité zemi potřebuje nějakou regulaci. Názor expertů je ten, že by měly v souvislosti s určitým druhem existovat dostupné informace o původu, přirozené distribuci, biologii, hostitelském okruhu a bezpečí pro uživatele (Ehlers a Hokkanen, 1996). Bohužel, mnoho zemí preferuje opatrnost:

" lépe bezpečný než litovat" a nedovolí použití cizokrajných druhů vůbec (například Norsko).

Následek je, že množství produktů pro biologickou kontrolu na trhu je mnohem menší.

Jakýkoliv druh kontroly spojený s použitím EPN v biologickém boji by měly být vždy uváženy pro své výhody ve vztahu k prostředím. EPN jsou bezpečné pro uživatele a prostředí a výhody převažují možná rizika k necílovým organismům.

6. Charakteristika šk ů dc ů

Vedle základního výzkumu patří k významným oblastem studia EPN i jejich použití proti hmyzím škůdcům. Důležitá je znalost jejich životního cyklu a rozšíření. Hlavní vztah EPN k hostiteli je dán vztahem k prostředí, kterým parazit proniká za kořistí. Cesta z hostitele na hostitele je v přírodě velmi složitá a přenos probíhá jen v určitou roční dobu a jen u některých vývojových stádií. Podle této charakteristiky jsou představeni jednotliví škůdci v této části bakalářské práce. Následující tabulka představuje vztah jednotlivých druhů k hostitelským rostlinám (tabulka.č: 2).

Tabulka č.2: Vztah hmyzích škůdců a hostitelských rostlin (přepracováno podle: Ehlers, 2001).

6.1. Lycoriella spp.

Komáři rodu Lycoriella spp.(Fitch)(Diptera: Sciaridae)(angl.Fungus gnat) (obr.č: 4) jsou štíhlí s poměrně dlouhýma nohama a tykadly, mají tmavá křídla. Jsou šedočerní a 5 –10 mm dlouzí. Jejich vajíčka jsou nažloutlá nebo bílá a malá. Komáři mají jasně černou hlavovou část těla a bílé tělo. Poslední segment těla je lalokovitý. Vyvinuté larvy jsou asi 0,5cm dlouhé. Zpočátku bílé kukly krátce před ukončením vývoje ztmavnou.

Obr.č:3: Lycoriella spp.(Fitch)(Diptera: Sciaridae)

Samec a samice Lycoriella spp. Larva Lycoriella spp.

(Zdroj: URL3) (Zdroj: URL4)

Houbový komáři se živí kořeny vojtěšky, karafiátů, jetele, obilí, okurky, lilií, muškátů, salátů, řeřich, pepře, pryšce mexického, brambor, sójových bobů, pšenice a jinou organickou hmotou. První podezření na poškození se projeví ztrátou zdravého vzhledu rostlin a vadnutím.

Houbový komáři jsou důležití škůdci ve sklenících a sklepech využívaných pro pěstování hub. Kromě obtížných dospělců také obtížné larvální populace mohou poškozovat kořeny a napadat jemné stopky rostlin. Patří také mezi škůdce pokojových rostlin. Ve sklenících jsou tito škůdci hojní hlavně v zimě a na jaře. Dospělci i larvy obývají vlhké a stinné oblasti. Dospělci přežívají asi 1 týden, přičemž každá samice klade 100 až 150 vajíček.

Vajíčka jsou položena v řetězcích po 3 až 40 na povrchu půdy, obvykle blízko stopek rostlin.

Během 4 dnů se ve skleníků vylíhnou larvy. Larvy se začnou krmit na kořenových vlášeních a postupují nahoru rostlinou až do stopky.

Po stažení mnoha insekticidů používaných na houbách, se stala naléhavou potřeba nových metod kontroly. Pouze dva chemické insekticidy jsou pro použití proti houbovým larvám schválené: Dimilin (diflubenzuron) a Decis (deltamethrin).

Komerční houbový škůdce Lycoriella mali (Fitch) si vyvinul rezistenci k chemickému insekticidu permethrinu ( Bartlett a Clifford, 1996).

Nejlépe dostupný činitel biologického boje je hlístovka rodu Steinernema feltiae a ta byla komerčně užívána s různým úspěchem( Smith, 2004).

Entomopathogenní hlístovky jsou všeobecně užívané jako biologická regulační média proti půdnímu škodlivému hmyzu jako je Lycoriella spp. Hlístice jsou typicky aplikované ve vysokých počtech, například 3 milion infekčních larev na čtvereční metr (MicroBio, UK).

Ačkoli tak velké množství hlístovek je užívané pro ochranu plodin, ale laboratorní studie ukázala, že většina volně žijících infekčních larev není nakažlivá (Bednarek & Nowicki, 1986; Fan & Hominick, 1991a; Bohan & Hominick, 1995a, b, 1996, 1997; Glaser, 1997).

Entomopathogenní hlístovky čeledi Steinernematidae a Heterorhabditidae jsou smrtící parazité členovců. Volně žijící invazní larvy jsou v symbiotickém vztahu s bakterií (Xenorhabdus sp., Photorhabdus u čeledi Heterorhabditidae) v přední části střeva (Lewis, Gaugler &Harrison, 1992, 1993;Grewal, Gaugler & Lewis, 1993). Po prvním kontaktu S.

feltiae nakazí hostitele přes přirozené otvory v těle (ústa, průduchy nebo anus) a uvolněné symbiotické bakterie způsobí hostiteli smrt během 48 hodin.

Infekční larvy se pak živí produkty metabolismu bakterií, které se živí hostitelskými tkáněmi.

Larvy se vyvíjí do dospělců a rozmnožují se, uvolňují kolem 2 - 10% nakažlivých larev do prostředí po 2 týdnech po infekci. Steinernematidae vyžadují penetraci aspoň jednoho samce a jedné samice do stejného, aby mohli reprodukovat. Nicméně, Heterorhabditidae jsou hermafrodité a vyžadují vstup pouze jednoho jedince do hostitele, ačkoli následující generace reprodukuje již pohlavně.

6.2. Bradysia spp.

Komár rodu Bradysia coprophila (Obr.č: 5)(angl. Fungus gnat), poškozuje kořeny okrasných rostlin a účastní se na přenášení vážných rostlinných patogenů. Entomopatogenní hlístovka rodu Steinernema feltiae (SF) významně snižuje počty larev komárů napadajících Pryšec mexický (Euphorbia pulcherrima) pěstovaný ve sklenících.

Rozdíly v úrovni hmyzí kontroly jsou mezi druhem Steinernema feltiae a diazinem (organofosfátový insekticid) nerozeznatelné. Z toho plyne doporučení, že používání Steinernemi feltiae by mohlo být adekvátní biologickou a ekonomickou alternativou obvyklé chemické kontroly.

Obr.č: 5: Bradysia spp.

Fungus gnat (Diptera: Sciaridae) (Zdroj: URL5)

Druhý a čtvrtý instar larvy komára je mnohem více citlivý k infekci hlístovkou než příslušné kukly. Nicméně kukly naopak jsou náchylné k infekci pomocí hlístovky a to nejen druhem Steinernema feltiae, ale vhodný je také druh Steinernema carpocapsae nebo Heterorhabditis bacteriophora.

Dospělci rodu Bradysia (Diptera: Sciaridae) je malý asi 2 mm dlouhý létající hmyz, který obvykle obývá oblasti přímo nad půdním povrchem. Dospělci žijí přibližně 2-3 dny a samice kladou 30-70 vajíček přímo pod povrch půdy. Po vylíhnutí vajíček se čtyři larvální

Přirozenými nepřáteli a biologickými insekticidy mohou kromě hlístovek být ještě různé hmyzí růstové regulátory nebo mikrobiální produkty. Důležité je aplikovat hlístovky ve vhodnou dobu. Touto dobou se rozumí období kdy se v půdě vyskytují ta stadia larev, která jsou nejvíce náchylná k infekci.

6.3. Delia radicum

Květilka zelená (Delia radicum, Linnaeus, 1758) (Diptera: Anthomyiidae) (Obr.č:7)(angl. Cabbage root fly) je nejvážnější škůdce plodin celé Evropy a Severní Ameriky (Finch, 1989). V předjaří samice kladou vajíčka v nejbližším okolí stopky hostitelské rostliny.

V závislosti na teplotě se vejce líhnou asi za čtyři dny. Nové larvy se orientují k hostitelské rostlině a tunelují jejich kořenový systém. Larvy redukují nejen výnosy plodin, ale i kvalitu.

Vážné poškození kořenů může mladé sazenice zahubit.

Obr.č:7: Květilka zelená (Delia radicum, Linnaeus, 1758)

(Zdroj: URL6)

Všechna larvální stádia Delii radicum žijí a zakuklí se v půdě. Používáni EPN v biologickém boji je opět jednou z alternativ boje proti nim. Druhy Heterorhabditis (Rhabditida: Heterorhabditidae) a Steinernema (Rhabditida: Steinernematidae) má ohromný potenciál pro boj proti škodlivému hmyzu (Klein, 1990).

V nakažených larvách D. radicum (Obr.č:8) bylo vyprodukováno kolem 400 invazivních larev v průměru v nejmenších larvách a kolem 3500 v největších larvách.

Nejvyšší množství hlístic bylo zaznamenáno v larvě D. radicum (třetí instar), 9500 invazivních larev. Počet hlístovkami usmrcených D. radicum souvisí i s velikostí hmyzu.

Obr.č:8: Larvy Delia radicum

Delia radicum(cabbage root fly) škodící na ředkvi

(Zdroj: URL7)

Ochrana plodin hlávkové zeleniny pomocí Steinernema feltiae se lépe daří ve sklenících než polích. Při použití jiných druhů hlístovek např.: Steinernemy carpocapsae nebo Heterorhabditis megidis a Heterorhabditis bacteriophora nebyla dosažena tak vysoká úmrtnost škůdců. Nízký účinek S. carpocapsae a H.bacteriophora nad D. radicum může být přisuzovaný jejich nízké pohyblivosti (Chen et al., 2003) a nízké patogenitě k hmyzu (Chen a Moens, 2003).

Obr.č: 9: Tuřín napadený Delií radicum

Použití EPN je vhodnější v letním období než na jaře a to z důvodů teplotních rozdílů na jaře. Nicméně jarní nižší teploty půdy (kolem 10°C) způsobují snížení aktivity stejně jako u hlístovek tak také u larev škůdců, proto je nákaza možná i v tomto případě.

S rostoucí teplotou roste i aktivita a patogenita hlístovek, proto je doporučována letní aplikace. Předjaří je však obdobím těžkého poškozování D. radicum úsilí kontrolovat D.

radicum pomocí EPN by mělo být tedy zaměřováno na výběr S. feltiae, která je aktivní při nízké teplotě nebo Steinernemu kraussei (Spiridonov a Moens, 1999) aktivní při nízkých teplotách (Long et al., 2000) ta poskytuje také zajímavou alternativu.

6.4. Bibio hortulans

Muchnice zahradní (Bibio hortulans)(Linné, 1758)(Diptera, Bibionidae)(angl. March flies)(obr.č:10) jsou chlupatí, pomalu létající dvoukřídlí s výraznou pohlavní dvojtvárností.

Samci mají velké dotýkající se oči a jsou nejčastěji černí, samice mají oči značně menší a bývají světleji zbarvené.

Objevují se brzy na jaře, často masově, na vegetaci a mají význam jako opylovači např: ovocných stromů. Larvy muchnic žijí v půdě, živí se humusem a rozkládajícími se látkami, při masovém výskytu škodí na kořenech rostlin.

Obr.č:10: Muchnice zahradní (Bibio hortulans)

Samice, Cambridge 16 Apr. 2002 (Zdroj: URL8)

Entomopathogenní hlístovky z třídy Steinernematidae mohou významně redukovat populace hmyzu. Obývají nejčastěji půdní lokality a jejich účinnost může být ovlivněná biotickými činiteli. Larvy rodu Bibio hortulans jsou v období hibernace nebo diapauzy nahromaděné v půdě, což je velkou výhodou v boji proti nim. Larvy nacházející se v půdě jsou opět vhodnou potravou pro různé druhy EPN. Vzhledem k tomu, že jsou ve stavu klidu nemohou pomale se pohybujícím hlístovkám uniknout a ty je mohou pohodlně nakazit svými infekčními stádii. Průběh nákazy je opět stejný jako u předešlých druhů. Průzkumy, které hovořily o výskytu hlístovek na určitých lokalitách v České republice prokázaly výskyt hlístovek rodu Steinernema od 61 do 87% (průměrně 70.1%). Bylo identifikováno šest druhů Steinernema: S. kraussei, S. feltiae, S. afinne, S. intermedium, S. bicornutum. Výskyt S.

kraussei převládal v oblastech výskytu pilatek (77.8%) zatímco v oblastech zimujících muchnic byl dominantní výskyt druhu S. feltiae (55.6%). U druhu S. kraussei (22.2%) a S.

afinne (25.9%) zůstal výskyt běžný. Nahromaděný půdní hmyz poskytuje vhodnou příležitost k množení EPN (Mráček, Bečvář, 2000).

6.5. Musca domestica

Moucha domácí (Musca domestica) (Diptera, Muscidae)(Linné)(obr.č:11) (angl.House fly) je druh vázaný na člověka a domácí zvířata a současně s nimi je rozšířena prakticky po celém světě. Je schopna přenášet mnoho chorob, jejichž původci ulpívají na jejím tělním povrchu. Bílá struskovitá larva se vyvíjí ve výkalech a odpadcích. Čeleď Mouchovití (Muscidae) zahrnuje i krev sající bodalky, napadající především hovězí dobytek, ale i člověka. Známe i druhy vyvíjející se i v rostlinách.

Obr.č: 11: Musca domestica - Dospělec

Vývoj larev much probíhá v hnoji a kompostu (obr.č:12). Oplozené invazní samice hlístovek do nich pronikají penetrací kutikuly a kladou vajíčka přímo do hemocoelu. Po vylíhnutí dospívají larvy hlístovek do parthenogenetické generace, jejichž samice jsou rozměrově menší než invazní samice. Parthenogenetická generace je velmi plodná a samice produkují tisíce vajíček. Při pitvě nakaženého dospělce Musca domestica nalezneme množství larev hlístovek, vyplňujících celé tělo mouchy a shromažďující se v jejich oviduktech.

Moucha pak místo vajíček klade smotky aktivních larev, které se dále vyvíjejí v hnoji, dospívají a páří se. Oplozené samice pak zahajují nový cyklus. Bylo pozorováno, že hlístovky v hnoji nejen přežijí, ale zůstanou i nakažlivé. Při hromadné nákaze hostitel hyne, většinou však jsou samice much hlísticemi jen sterilizovány, což je dostačující účinek, protože dále nedochází k jejich množení (Weiser a Mráček 1988).

Obr.č:12: Larvy Musca domestica, životní cyklus

Třetí instar larví Musca domestica. Po stranách těla jsou vidět

páry spiracul. (Tai soon Yong,Zdroj:URL10). Stádia životního cyklu Mouchy domácí (Zdroj:URL11)

Entomopatogenní hlístovky rodu Heterorhabditis a Steinernema byly testovány v boji proti škůdcům rodu Musca domestica. Testy ukázaly, že druhy Steinernema carpocapsae, S.

feltiae, S. scapterisci produkovaly nejslibnější výsledky v úmrtnosti much. Avšak žádný z druhů Heterorhabditis spp. se neosvědčil jako vhodné činidlo pro kontrolu much domácích.

Po dvou dnech po aplikaci hlístovky Steinernema feltiae byla úmrtnost vajec Mouchy domácí 94% a larev prvního instaru 90%. Již po šesti dnech po aplikaci se úmrtnost zvýšila na 100%.

Zajímavé výsledky ukázal také test účinnosti EPN proti Musca domestica v prostředí drůbežího hnoje (Renn et al. 1985; Geden et al. 1986; Belton et al. 1987; Mullens et al. 1987).

Ačkoli byla pozorována mírná úroveň úmrtnosti, v případě, že byly larvy mouchy domácí vystaveny substrátu ve formě drůbežího hnoje klesla rapidně i virulence hlístovek.

Georgis et al. (1987) prokázali, že drůbeží hnůj byl pro nakažlivé larvy hlístovek toxický.

Dusíkaté zbytky jsou dobytkem vylučované jako ve vodě rozpustná močovina, zatímco v drůbežím hnoji se nachází v podobě kyseliny močové.

Také jáma na trus v drůbežárnách by relativně neměla obsahovat rostlinný materiál a půdu.

Hnůj ve výkrmných ohradách dobytka je často smíšený s půdou, obilím, a siláží.

Tyto okolnosti způsobují rozdíly v substrátu v dobytkářské výkrmné ohradě, což je prostředí více příznivé pro entomopathogenní hlístovky, než ve stísněných drůbežářských systémech.

Z toho plyne, že pro maximální účinnost EPN musí být zajištěny ty nevhodnější podmínky.

6.6. Liriomyza spp.

Larvy druhu Liriomyza trifolii (Burges) (Diptera: Agromizidae) (obr.č: 13) (angl.

Leafminers) stejně jako dospělci způsobují škody na listech okrasných rostlin a zeleniny.

Larvy primárně prožírají palisádový mesofyl listů a samice požírají povrch listů a kladou na něj vajíčka (Parrella et al., 1984) (obr.č:14). Tento druh má silný dopad na mnoho polních a kvetoucích rostlin, obzvláště rajčata jsou mezi těmito ekonomický důležitými rostlinami.

Tento druh je také závažným problémem pro řezané a truhlíkové rostliny ( Chrisanthemum a Gerbera), pro záhonové květiny a pro mnoho druhů listové zeleniny.

Obr.č: 13: Liriomyza trifolii- dospělec a kukly

Larvy Liriomyza trifoli (Zdroj:URL12).

Obvyklé postupy používané pro kontrolu larválních stádií druhů Liriomyza se spoléhají velkou měrou na použití parazita Dacnusa sibirica (Telenga) a vosy Diglyphus isaea (Walker) jako například u rajčat, nebo na použití chemických insekticidů pro kontrolu hlávkového salátu a okrasných rostlin (Garthwaite a Thomas, 2001). Dostupnost efektivních chemických insekticidů pro použití proti těmto škůdcům je velmi omezená, a použití parazita samotného pro kontrolu populací vyžaduje opakované uvolnění velkého počtu jedinců (Sher et al., 2000), což by bylo neúměrně nákladné. Za účelem spolehlivého vyhubení škůdců byl požadován nový přístup, který by však neměl chemickou povahu. Byla vyvinuta nechemická kontrolní metoda, která používá entomopathogenní hlístovky rodu Steinernema feltiae (Filipjev) pro ošetření listů proti larvám (Williams a Macdonald, 1994; Williams a Walters, 1995, 2000).

Obr.č: 14: List napadený Liriomyza trifolií

(Zdroj:URL 13)

Byla zvažována i možnost aplikovat EPN v kombinaci s některými druhy insekticidů.

Součastně se S. feltiae může být aplikována omezená řada insekticidů (trichlorfon a dimethoate). Alternativně, vysoké hodnoty kontroly nad larvami Liriomyza mohou být dosaženy aplikací S. feltiae na listy rostlin, které byly před tím ošetřeny jakýmkoli z vhodných insekticidů. Integrovaná ochrana proti škůdcům spíše vyžaduje současnou aplikaci chemických insekticidů a entomopathogenních hlístovek. Výsledky ze zahradnického skleníku demonstrují účinnost hlístovek, pokud jsou užívány společně s již existujícím kontrolním režimem ovládaným pěstitelem. Následná ošetření nabízejí větší flexibilitu v časovém nastavení aplikace různých kontrolních médií, mnoho z nich způsobuje různou úmrtnost různých životních stádií škůdce (Williams a Walters, 1994). Sjednocení správného vývojového stupně s nejvíce vhodným rozsahem kontrolních opatření zůstává vhodnou funkční alternativou.

Další možnou alternativou spolupráce dvou přirozených nepřátel larev Liriomyza

Diglyphus begini (Ashmead). Mezi obecné faktory, které potvrdily, že jsou tito dva činitelé vhodní pro kontrolu larev jsou:

• Dospělá vosička (Diglyphus begini) není náchylná k infekci hlístovkami.

• Larvy Liriomyzy napadené vosičkou jsou více citlivé na infekci EPN.

• Vosička jsou schopné rozpoznat již infikovanou larvu hlístovkou a již do ní nekladou svá vajíčka.

• Larva, které jsou napadené hlístovkami slouží vosičkám jako zdroj potravy.

Vosičky larvám škodí hlavně tím, že do nich kladou svá vajíčka, ta se uvnitř hostitele vyvíjí a způsobují jejich imobilizaci. Larvy jsou tedy zpomalené a tím usnadní hlístovce průnik do hostitele. V tomto případě tedy můžeme hovořit o dvojnásobné kontrole. Může být snížena záruka přežití nové generace vosiček, neboť vosy nekladou vajíčka do již napadených larev hlístovkou.

6.7. Agrotis ipsilon

Černá housenka osenice ypsilonová (Agrotis ipsilon) (Hufnagel, 1766) (Lepidoptera:

Noctuidae) (obr.č: 15)(angl. Cutworms) celosvětově rozšířený škůdce více než 30 důležitých plodin včetně tabáku, bavlny, rajčat, hlávkové zeleniny, ječmene a ovsa ( Rings et al., 1975).

Obr.č: 15: Agrotis ipsilon – dospělec

(Zdroj: URL14)

Všechna larvální stadia Agrotis ipsilon se živí listy vysévaných obilnin, ale vážná poškození na listech a stoncích způsobují pozdější vývojová stádia (Clement and McCartney, 1982; Engelken et al., 1990) (obr.č: 16).

Obr.č: 16: Kukla a housenka Agrotis ipsilon

Housenka Agrotis ipsilon (Zdroj:URL15)

Schopnost penetrace ( procento nakažlivých larev, které napadne hmyzího hostitele) byla testovaná jako indikátor nakažlivosti entomopathogenních hlístovek. Čtyři druhy hlístovek z řádu Steinernematidae: Steinernema carpocapsae, S. glaseri, S. feltiae, S.

riobravis a Heterorhabditis bacteriophora byly testované v kontaktní biologické zkoušce proti černým housenkám Agrotis ipsilon. Hmyzí larvy byly jednotlivě v písku vystavené 200 nakažlivých larev. Po inkubaci byl mrtvý hmyz rozřezán za účelem spočítání hlístovek, které do něj pronikly. Biologická zkouška měla proměnlivé výsledky v závislosti na druhu hmyzu.

Účinek hlístovek byl však velmi vysoký.

Dvě z většiny komerčně úspěšných biologických regulačních médií jsou bakterie a entomopathogenní hlístovky. Bakterie (Bacillus thuringiensis) jsou účinné proti mnohým listí požírajícím housenkám, ale některé jako např.: černé housenky jsou k této bakterii méně náchylné. Mnoho těchto housenek hledá potravu v půdě nebo v blízkosti půdního povrchu.

Entomopathogenní hlístovky jako je Steinernema carpocapsae, S.glaseri, a Heterorhabditis bacteriophora jsou účinné proti mnoha půdním hmyzím škůdcům.

Byla testována kombinace dvou entomopathogenních hlístovek: druhů s různými útočnými strategiemi. S. carpocapsae se strategií „ sedět a čekat „ byla účinná proti černé housence Agrotis ipsilon, která hledá potravu na rozhraní půda-tráva, zatímco Heterorhabditis bacteriophora se svojí „ loveckou „ potravní strategií byla méně účinná.

V dalších skleníkových studiích se prokázala kombinace bakterie Bacillus thuringiensis a Heterorhabditis bacteriophora jako efektivní prostředky proti listí požírajícím housenkám (Harry K. Kaya). Kombinace bakterie / Heterorhabditis také prokázala svou účinnost proti listí požírajícím housenkám a proti půdním škůdcům. Nicméně vyšší poměr obsahu Heterorhabditis by měl poskytnout více efektivních výsledků proti půdním škůdcům.

6.8. Hepialus humuli

Hrotnokřídlec chmelový (Hepialu humuli)(Fabricius, 1775)(Diptera: Hepialidae) (obr.č:17)(angl. Ghost moth) patří mezi středně velké motýly (rozpětí 20 – 70mm) s velkými krátkými tykadly, zakrnělým sosákem a dlouhým zadečkem. Samičky mají společný otvor pro páření i snášení vajec. Housenky žijí v zemi na kořenech nebo v kořenech nejrůznějších rostlin a příležitostně škodí kulturním rostlinám. Hepialus humuli bývá hojný zvláště ve vyšších polohách.

Nové druhy půdních entomopathogenních hlístovek rodu Heterorhabditis hepialus ničí až 100% (průměrně 72%) housenek z rodu Hepialus, které se krmí kořeny křovin. Pokud nebudou tyto housenky zastaveny, pak zahubí divoké křoviny rodu Lupinus arboreus.

Entomopathogenní hlístovky jsou rozšířené a pravděpodobně jedna z nejdůležitějších skupin přirozených nepřátel pro podzemní hmyz. Průběh nákazy je stejný jako u většiny škůdců, tzn.:

volně žijící nakažlivé larvy EPN hledají hostitelský hmyz v půdě. Jednotlivé infekční larvy mohou zabít hostitele, ačkoli většinou napadají společně. Po vstupu do hostitele přes průduchy nebo další přirozené otvory, využijí infekční larvy svůj symbiotický vztah s bakterií rodu Photorhabdus luminescens, která zabíjí hostitele během 48 hodin. Bakterie stráví mrtvolu pomocí enzymů a poskytuje tak zdroj potravy pro rostoucí populaci hlístovek uvnitř hostitele. Bakterie produkuje antibiotika a další škodlivé látky, které chrání hostitelskou mrtvolu před dalšími mikroorganismy v půdě. Jakmile jsou vyčerpány potravinové zdroje, opouští nová generace hostitelskou mrtvolu. Uvnitř mrtvoly může být vyprodukováno až 420000 infekčních larválních stádií. Půdní povrch rhizosféry kořene křovin je primární lokalita infekčních larev Heterorhabditis hepialus. Přitahovány výkaly, které, vypuzuje hmyz, se pohybují 0.5 mm dlouhé infekční larvy 6 cm/den vlhkou půdou. Malé housenky (průměrně

= 6.7cm) uspěly při napadení kořenů kde převládaly larvy H. hepialus a tato oblast měla nejnižší úmrtnost (0.02) křovin. V třech oblastech s nízkou prevalencí hlístovek (průměrně = 2%), napadlo kořeny mnoho housenek (průměrně = 38.5) a úmrtnost křovin byla vysoká (rozsah = 0.41–1.0). Princip rozptylování entomopathogenních hlístovek v prostoru není zatím příliš prostudován. Přirozené vysoušení půdy H. hepialus zahubí a spekuluje se o tom, že hlístovky jsou přenášeny během mokrého období vlhkými půdními částicemi, které

Obr.č:17: Hepialus humuli

Samice, Germany2.6.2000, Photo Ludovic 18.6.2005 Photo Karl Hofsäβ (Zdroj: URL17) (Zdroj:URL16)

6.9. Periplaneta americana

Šváb americký Periplaneta americana (Linné, 1758) (Blattodea)(obr.č: 18) (angl.

Cockroach) shora zploštělí, dlouze vejčitého tvaru. První pár křídel je nejčastěji plně vyvinut u samců, pigmentovaný s žilnatinou síťovanou. Zadeček je zakončen článkovanými cerkami.

Většina druhů má denní aktivitu a jsou kosmopolitně rozšířeni. Jsou býložravci nebo všežravci s nedokonalou proměnou. Volně žijí v hrabance nebo na vegetaci. Šváb americký je k nám zavlečený druh délky 25-35 mm.

Obr.č: 18: Periplaneta americana

Photo credit:Mike Merchant, Texas A&M university

Periplaneta americana se vyskytuje v mnoha různých lokalitách. Ačkoli obecně žijí ve vlhkých oblastech, mohou přežít i v drenážních vrstvách pokud mají přístup k vodě.

Preferují vysoké teploty a nesnáší chlad. Při nízkých teplotách hynou. Tyto kritéria často splňují velké komerčních budovy jako restaurace, pekařství, potravinářství, nemocnice, atd., všude kde mohou švábové zamořit potravinové uskladnění a potravinové sklady a suterény.

Často se vyskytují také, ačkoli ne obvykle, v obytných domech. Během letních měsíců se nachází venku v dvorech a alejích. (Cochran, 1980; Smith & Whitman, 1992).

Samice P. americana produkují mnoho různých sexuálních feromonů, tím přitahují vhodného partnera. Partenogeneze nebo produkce vajíček bez oplodnění se také vyskytuje, ale líhnutí buď neproběhne nebo se vylíhne jen několik málo nymfy. Samice produkují 9- 10 (maximum 90) ooték, každá obsahují 14 - 16 vajec. Vývojový čas (z vejce k dospělému jedinci) je značně ovlivněn teplotou a je velmi proměnlivý asi 168 - 786 dní, při běžných pokojových podmínkách činí asi 600 dní. Nymfy jsou velmi podobné dospělcům.

Nymfy dostávají žádnou rodičovskou péči; jsou zanechané starat se sami o sebe.Vývoj nymfy prochází 13 instary. Předposlední stadium nymfy má křídlové polštáře, ale jen dospělí šváby mají křídla. (Bell, 1981; Smith & Whitman, 1992).

Při výzkumech se ukázalo, že entomopathogenní hlístovka rodu Steinernema carpocapsae je schopná tyto velké americké šváby rodu Periplaneta americana infikovat a ti jsou na následky její infekce zahubeni. S. carpocapsae je schopna docílit až 50 – 86%

úmrtnosti švábů. Byly provedeny různé výzkumy, které využívaly různých návnad. Nejvyšší úmrtnosti (86%) bylo dosaženo při provedení pokusu na malé ploše a to v Petriho misce. Při provedení pokusu na větší ploše o rozloze přirovnatelné polním podmínkám poklesla úspěšnost hlístovek v boji proti švábům na 50%. Jako návnada na šváby byly použity různé druhy potravy, která je pro šváby vhodná a působí jako silné lákadlo. Účinky kávového prášku a banánů použitých jako prostředek na vábení byly srovnatelné s účinky běžných potravin. Banány však byly jako potrava upřednostňovány nejvíce. Úmrtnost švábů vzrostla v závislosti na délce kontaktu švábů s infikovanou potravou z 80% po 2 minutách na 95% po 30 minutách. Počet hlístovek v těle švába činil po desetiminutovém kontaktu 431 nových jedinců. Potvrzuje se domněnka, že velmi také záleží na tom na jakou část těla hostitele se hlístovky uchytí. Nejvyšší úmrtnost švábů (83%) nastává při aplikaci na břišní nebo hrudní

6.10. Scapteriscus spp.

Krtonožka obecná Scapteriscus spp (Orthoptera: Gryllotalpidae:) (Linné) (angl. Mole cricket) její délka těla je 35-50 mm, barva těla je hnědá, přední končetiny jsou hrabavé. Hrabe chodby ve vlhké půdě, proto může škodit v zahradách a trávnících (obr.č: 19).

Obr.č: 19: Scapteriscus spp

Scapteriscus spp., Department of Entomology Texas A&m University-USA

(Zdroj: URL19)

Krtonožky poškodí jejich tunelováním v půdě drn, čímž jsou vystaveny kořeny a vysuší se a nebo přímým kořenným krmením. Následkem toho se trávník jeví jako řídký s holými plotnami. Tunely a násypy, které krtonožky udělají také poruší hrací povrch na golfových hřištích, zvláště pohyb golfového míčku (Frank & Parkman 1999). Tento problém stal natolik závažný, že byl vytvořen státní projekt boje proti krtonožkám na Floridě a v dalších okolních státech jižní Ameriky. Insekticidy jsou obvykle cílené proti nejvíce destruktivním stadiím nymfy. Důležitější je však, šetrný, správný přístup k životnímu prostředí.

Několik biologických kontrolních médií bylo vyvinuto pro kontrolu nad Scapteriscus spp. na Floridě (Hudson et al. 1988). Jedním z těchto kontrolních prostředků jsou entomopathogenní hlístovky, Steinernema scapterisci (Nguyen a Smart). Steinernema scapterisci byla původně nalezená v Uruguaji v 1980 (Nguyen & Smart 1990). Hlístovky zabíjí dospělá pozdní stádia nymfy Scapteriscus spp.

Steinernema scapterisci útočí na krtonožky, které nejvíce ničí trávníky. Hlístovky žijí v půdě a vstupují do hostitele tradičně přes otvory v těle, jako jsou ústa nebo průduchy.

Steinernema scapterisci se šíří velmi pomalu, většinou spoléhají na rozptýlení hostitele. Po infekci, může krtonožka vzlétnout a přenášet tak hlístovky na jiné místo.

Hlístovky se pak objeví na novém místě jakmile hostitelský hmyz umírá. Takhle by se mohla efektivně pokrýt oblast zamořená škůdcem.

Hostitel tak sám vykonává práci s roznášením druhých generací hlístovek.

Zavlečené druhy Scapteriscus spp. se nesetkávaly s žádnými domorodými přirozenými nepřáteli a tak se množily a prospívali. Experimenty ukázaly, že hlístovky zabily 100 % ze žlutohnědých krtonožek (obr.č: 20) bez ovlivnění dalšího hmyz. Jde tedy o efektivní, stálou metodu kontroly všechny škůdců rodu Scapteriscus spp.

Obr.č: 20: Scapteriscus spp.

Scapteriscus vicinus (Zdroj: URL20)

Jednoduchá aplikace

Aplikace hlístovek je jednoduchá. Smíchány s vodou, mohou být rozprášeny na povrch nebo vstříknuty do drnu pod nízkým tlakem. Jejich aplikace pod povrch poskytne ochranu před vysušením a ultrafialovým světlem.

Po povrchové aplikaci by měla následovat závlaha, která pomáhá hlístovkám do půdy.

Hlístovky přirozeně mají větší účinek na velké nymfy a dospělé krtonožky, protože je pro ně

Výhody biologického boje

Chemická kontrola nad hmyzími škůdci je drahá. Insekticidy jsou ihned účinné, ale musí být opětovně použité, často je nutné za značnou cenu udržovat kontrolu nad populacemi škůdců.

Hlístovky na druhé straně mohou mít zbytkový účinek na populaci, který trvá dlouho po počáteční aplikaci. Reprodukují uvnitř hostitele a každá nakažená krtonožka může poskytnout útočiště až 50 000 novým hlístovkám. Noví jedinci se objeví jakmile hostitel umírá a hledají nové hostitelské organismy. Toto redukuje potřebu dalších aplikací. Proto kontrola pomocí hlístovek je méně nákladná než používání pesticidů. Hlístovky jsou také šetrné k životnímu prostředí. Není zde žádné nebezpečí znečištění blízkých zdrojů vod nebo další negativní environmentální dopady. Navíc, veřejnost oceňuje biologický boj. Použití krutých pesticidů zvyšuje veřejný zájem o minimalizování jejich použití když jsou dostupné přirozené alternativy.

6.11. Frankliniella occidentalis

Frankliniella occidentalis (Pergande, 1895) (Thysanoptera: Thripidae) (obr.č:21)(angl.

Western flower thrips) je jedním z nejdůležitějších škodlivých druhů hmyzu, který ničí široký okruh ekonomicky důležitých plodin v celosvětově chráněných kulturách. Jeho ne příliš známý životní cyklus, v kombinaci s kratičkou generační dobou a schopnost rychle si vyvinout rezistenci vůči insekticidům, jsou charakteristické rysy, které činí hubení škůdců extrémně obtížné. Navíc, běžně užívaní přirození nepřátelé často nedovedou kontrolu na dostatečnou úroveň. Nicméně bylo zjištěno, že životní cyklus F. occidentalis zahrnuje půdní část.

Obr.č: 21: Frankliniella occidentalis - dospělec