ความต้านทานต่อยาฆ่าแมลง

ความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงหมายถึงความไวที่ลดลงของประชากรศัตรูพืชต่อยาฆ่าแมลงที่เคยมีประสิทธิภาพในการควบคุมศัตรูพืชมาก่อน ศัตรูพืชพัฒนาความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงผ่านการคัดเลือกโดยธรรมชาติ : ตัวอย่างที่ต้านทานมากที่สุดจะอยู่รอดและส่งต่อ ลักษณะ ทางพันธุกรรม ที่ได้รับ ไปยังลูกหลาน[ 1 ]หากศัตรูพืชมีความต้านทานประสิทธิภาพของยาฆ่าแมลงก็จะลดลง– ประสิทธิภาพและความต้านทานมีความสัมพันธ์แบบผกผันกัน[ 2 ]
มีรายงานกรณีการดื้อยาในศัตรูพืช ทุกประเภท ( เช่นโรคพืช วัชพืช หนูฯลฯ ) โดยมี 'วิกฤต' ในการควบคุมแมลงเกิดขึ้นในช่วงแรกหลังจากมีการนำยาฆ่าแมลงมาใช้ในศตวรรษที่ 20 คำจำกัดความของการดื้อยาฆ่าแมลงของ คณะกรรมการปฏิบัติการต่อต้านยาฆ่าแมลง( IRAC) คือ'การ เปลี่ยนแปลง ทางพันธุกรรม ในความไวของประชากรศัตรูพืช ซึ่งสะท้อนให้เห็นในความล้มเหลวซ้ำๆ ของผลิตภัณฑ์ในการบรรลุระดับการควบคุมที่คาดหวังเมื่อใช้ตามคำแนะนำบนฉลาก สำหรับศัตรูพืชชนิดนั้น' [ 3 ]
ความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงกำลังเพิ่มขึ้น เกษตรกรในสหรัฐอเมริกาสูญเสียพืชผลไป 7% จากศัตรูพืชในช่วงทศวรรษ 1940 และในช่วงทศวรรษ 1980 และ 1990 การสูญเสียเพิ่มขึ้นเป็น 13% แม้ว่าจะมีการใช้ยาฆ่าแมลงมากขึ้นก็ตาม[ 1 ]ศัตรูพืชมากกว่า 500 ชนิดได้พัฒนาความต้านทานต่อยาฆ่าแมลง[ 4 ]แหล่งข้อมูลอื่นประเมินว่าจำนวนดังกล่าวอยู่ที่ประมาณ 1,000 ชนิดตั้งแต่ปี 1945 [ 5 ]
แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะมีการกล่าวถึงวิวัฒนาการของความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงว่าเป็นผลมาจากการใช้ยาฆ่าแมลง แต่สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าประชากรศัตรูพืชยังสามารถปรับตัวให้เข้ากับวิธีการควบคุมที่ไม่ใช้สารเคมีได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น หนอนรากข้าวโพดเหนือ ( Diabrotica barberi ) ปรับตัวให้เข้ากับ การปลูกข้าวโพดสลับกับถั่วเหลืองโดยใช้เวลาตลอดปีที่ปลูกถั่วเหลืองอยู่ในภาวะจำศีล[ 6 ]
ณ ปี 2014 มี สารกำจัดวัชพืช ชนิดใหม่เพียงไม่กี่ชนิด ที่ใกล้จะวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ และไม่มีชนิดใดที่มีกลไกการออกฤทธิ์แบบใหม่ที่ปราศจากความต้านทาน[ 7 ]ในทำนองเดียวกัน ณ เดือนมกราคม 2019 การค้นพบสารฆ่าแมลง ชนิดใหม่ มีราคาแพงและยากกว่าที่เคยเป็นมา[ 8 ]
สาเหตุ
การดื้อต่อยาฆ่าแมลงน่าจะเกิดจากหลายปัจจัย:
- ศัตรูพืชหลายชนิดออกลูกเป็นจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น แมลงศัตรูพืชออกลูกเป็นจำนวนมาก ซึ่งทำให้โอกาสเกิดการกลายพันธุ์เพิ่มขึ้นและทำให้ประชากรที่ดื้อต่อยาขยายพันธุ์ได้อย่างรวดเร็ว
- ศัตรูพืชได้รับสารพิษจากธรรมชาติมานานก่อนที่การเกษตรจะเริ่มต้นขึ้น ตัวอย่างเช่น พืชหลายชนิดผลิตไฟโตท็อกซินเพื่อป้องกันตัวเองจากสัตว์กินพืช ส่งผลให้วิวัฒนาการร่วมกันของสัตว์กินพืชและพืชเจ้าบ้านต้องอาศัยการพัฒนาความสามารถทางสรีรวิทยาในการล้างพิษหรือทนต่อสารพิษ[ 9 ] [ 10 ]เมตาโบไลต์รองหรืออัลเลโลเคมีคอลที่ผลิตโดยพืชจะยับยั้งการกินของแมลง แต่แมลงได้พัฒนาเอนไซม์เพื่อเผาผลาญหรือล้างพิษโดยการเปลี่ยนให้เป็นเมตาโบไลต์ที่ไม่เป็นพิษ เอนไซม์เดียวกันนี้อาจล้างพิษยาฆ่าแมลงโดยการเปลี่ยน สารประกอบ ลิโปฟิกให้เป็นสารที่ถูกขับออกหรือกำจัดออกจากแมลง การได้รับเมตาโบไลต์รองหรืออัลเลโลเคมีคอลที่ยับยั้งแมลงมากขึ้นมีแนวโน้มที่จะเพิ่มความต้านทานต่อยาฆ่าแมลง กลุ่มสารเคมีที่ผลิตโดยแมลงเพื่อล้างพิษคือเอสเตอเรสซึ่งสามารถล้างพิษออร์กาโนฟอสเฟตและไพรีทรอยด์ได้ เงื่อนไขที่ส่งผลต่อความต้านทานของแมลงบางชนิดต่อยาฆ่าแมลง ได้แก่ การสัมผัสกับเมตาโบไลต์รองหรืออัลเลโลเคมีคอลในปริมาณที่แตกต่างกัน ซึ่งมีความแปรปรวนในพืชแต่ละชนิดเพื่อตอบสนองต่อแรงกดดันจากการกินพืชในระดับที่แตกต่างกัน วิธีที่แมลงกินพืชมีผลต่อการสัมผัสของพวกมัน แมลงที่กินเนื้อเยื่อท่อลำเลียง ( แมลงดูดน้ำเลี้ยง เช่น เพลี้ย ) โดยทั่วไปจะสัมผัสกับสารยับยั้งแมลงน้อยกว่าแมลงที่กินใบ พืชผลิตสารเคมีป้องกันตัวหลากหลายชนิด และแมลงที่กินพืชหลายชนิดสามารถเพิ่มการสัมผัสกับสารเหล่านี้ ทำให้มีโอกาสมากขึ้นที่จะพัฒนาความต้านทานต่อยาฆ่าแมลง[ 11 ]
- มนุษย์มักพึ่งพาสารกำจัดศัตรูพืชเกือบทั้งหมดในการควบคุมศัตรูพืช ซึ่งทำให้เกิดแรงกดดันในการคัดเลือกไปสู่ความต้านทาน สารกำจัดศัตรูพืชที่ไม่สลายตัวอย่างรวดเร็วมีส่วนทำให้เกิดการคัดเลือกสายพันธุ์ที่ต้านทานแม้ว่าจะไม่ได้ใช้แล้วก็ตาม[ 12 ]
- เพื่อตอบสนองต่อความต้านทาน ผู้จัดการอาจเพิ่มปริมาณ/ความถี่ของการใช้สารกำจัดศัตรูพืช ซึ่งทำให้ปัญหารุนแรงขึ้น นอกจากนี้ สารกำจัดศัตรูพืชบางชนิดเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตที่กินหรือแข่งขันกับศัตรูพืช ซึ่งในทางกลับกันอาจทำให้ประชากรศัตรูพืชขยายตัวและต้องใช้สารกำจัดศัตรูพืชมากขึ้น บางครั้งสิ่งนี้เรียกว่ากับดักสารกำจัดศัตรูพืช[ 13 ] [ 14 ]หรือวงจรการใช้ยาฆ่าแมลงเนื่องจากเกษตรกรต้องจ่ายมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ได้ประโยชน์น้อยลง [ 5 ]
- โดยทั่วไปแล้ว แมลงผู้ล่าและปรสิตจะมีประชากรน้อยกว่าและมีโอกาสน้อยที่จะพัฒนาความต้านทานเมื่อเทียบกับเป้าหมายหลักของยาฆ่าแมลง เช่น ยุงและแมลงที่กินพืช การทำให้พวกมันอ่อนแอลงจะทำให้ศัตรูพืชเจริญเติบโตได้[ 12 ] หรืออีกทางหนึ่ง สามารถเพาะพันธุ์ผู้ล่าที่ต้านทานได้ในห้องปฏิบัติการ[ 12 ]
- ศัตรูพืชที่มีขอบเขตการดำรงชีวิตจำกัด (เช่น แมลงที่มีอาหารเฉพาะเจาะจงเป็นพืชผลที่เกี่ยวข้องเพียงไม่กี่ชนิด) มีแนวโน้มที่จะพัฒนาความต้านทานได้มากขึ้น เนื่องจากพวกมันสัมผัสกับความเข้มข้นของยาฆ่าแมลงที่สูงขึ้นและมีโอกาสน้อยลงที่จะผสมพันธุ์กับประชากรที่ไม่ได้รับสัมผัส[ 12 ]
- ศัตรูพืชที่มีระยะเวลาการเจริญเติบโต สั้นกว่า จะพัฒนาความต้านทานได้เร็วกว่าศัตรูพืชชนิดอื่น[ 12 ]
- พลวัตทางสังคมของเกษตรกร: การที่เกษตรกรปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติทั่วไปของเพื่อนร่วมกลุ่มนั้นบางครั้งก็ก่อให้เกิดปัญหาในกรณีนี้ การพึ่งพาสารกำจัดศัตรูพืชมากเกินไปถือเป็นความผิดพลาดที่พบได้บ่อยและแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากเกษตรกรปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติรอบตัวพวกเขา[ 15 ]
- ความไม่คุ้นเคยกับการเปลี่ยนแปลงในการบังคับใช้กฎระเบียบอาจขัดขวางความสามารถของผู้กำหนดนโยบายในการสร้างการเปลี่ยนแปลงที่แท้จริงในระหว่างวิวัฒนาการของความต้านทาน[ 15 ]
ตัวอย่าง
ความต้านทานต่อสารฆ่าแมลงได้พัฒนาขึ้นในหลายสายพันธุ์: ความต้านทานต่อสารฆ่าแมลงได้รับการบันทึกครั้งแรกโดย AL Melander ในปี 1914 เมื่อแมลงเกล็ดแสดงความต้านทานต่อสารฆ่าแมลงอนินทรีย์ ระหว่างปี 1914 ถึง 1946 มีการบันทึกกรณีเพิ่มเติมอีก 11 กรณี การพัฒนาสารฆ่าแมลงอินทรีย์ เช่นDDTทำให้เกิดความหวังว่าปัญหาความต้านทานต่อสารฆ่าแมลงจะหมดไป อย่างไรก็ตาม ในปี 1947 แมลงวันบ้านได้พัฒนาความต้านทานต่อ DDT ขึ้นมา เมื่อมีการนำสารฆ่าแมลงกลุ่มใหม่ ๆ ออกมา ไม่ว่าจะเป็นไซโคลไดอีน คาร์บาเมต ฟอร์มามิดี นออร์กาโนฟอสเฟตไพรีทรอย ด์ หรือแม้แต่แบคทีเรีย Bacillus thuringiensis ก็จะ พบกรณีความต้านทานเกิดขึ้นภายใน 2 ถึง 20 ปี
- การศึกษาในอเมริกาแสดงให้เห็นว่าแมลงวันผลไม้ที่รบกวนสวนส้มเริ่มดื้อต่อมาลาไทออน[ 16 ]
- ในฮาวายญี่ปุ่นและเทนเนสซีผีเสื้อกลางคืนไดมอนด์แบ็คได้พัฒนาความต้านทานต่อแบคทีเรีย Bacillus thuringiensisประมาณสามปีหลังจากเริ่มมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย[ 12 ]
- ในอังกฤษ หนูในบางพื้นที่ได้พัฒนาความต้านทานที่ทำให้พวกมันสามารถกิน ยาฆ่าหนูได้มากถึงห้าเท่าของหนูปกติโดยไม่ตาย[ 1 ]
- DDT ไม่ได้มีประสิทธิภาพในการป้องกันมาลาเรียในบางพื้นที่อีก ต่อไป [ 5 ]ความต้านทานพัฒนาขึ้นอย่างช้าๆ ในช่วงทศวรรษ 1960 เนื่องจากการใช้งานทางการเกษตรรูปแบบนี้ได้รับการสังเกตและสังเคราะห์โดย Mouchet 1988 เป็นพิเศษ[ 17 ] [ 18 ]
- ในภาคใต้ของสหรัฐอเมริกาAmaranthus palmeriซึ่งรบกวน การผลิต ฝ้ายได้พัฒนาความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชไกลโฟเสต[ 19 ]และโดยรวมแล้วมีความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช 5 ชนิดในภาคใต้ของสหรัฐอเมริกา ณ ปี 2021 [ 20 ]
- ด้วงมันฝรั่งโคโลราโดได้พัฒนาความต้านทานต่อสารประกอบที่แตกต่างกัน 52 ชนิดที่อยู่ในกลุ่มยาฆ่าแมลงหลักทั้งหมด ระดับความต้านทานจะแตกต่างกันไปในแต่ละประชากรและระหว่าง ระยะชีวิต ของด้วงแต่ในบางกรณีอาจสูงมาก (สูงถึง 2,000 เท่า) [ 21 ]
- หนอนผีเสื้อกะหล่ำปลีเป็นศัตรูพืชทางการเกษตรที่สร้างปัญหามากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากมีความต้านทานต่อBacillus thuringiensis เพิ่มมากขึ้น ดังที่แสดงให้เห็นในเรือนกระจกของแคนาดา[ 22 ]การวิจัยเพิ่มเติมพบว่ามีองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่ทำให้เกิดความต้านทานต่อ Bt [ 23 ]
- การนำRattus norvegicus (หนูสีน้ำตาล) เข้ามาอย่างแพร่หลาย ประกอบกับการใช้สารกำจัดหนูประเภทต้านการแข็งตัวของเลือดเช่นวาร์ฟาริน อย่างแพร่หลาย ทำให้เกิดการดื้อต่อสารกำจัดหนูประเภทต้านวิตามินเค อย่างแพร่หลาย ไปทั่วโลก เช่นกัน [ 24 ]
- ในสภาพแวดล้อมทางน้ำ สิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมายก็แสดงให้เห็นถึงความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงเช่นกัน การศึกษาเกี่ยวกับGammarus roeseliiและHyalella aztecaพบว่าหลังจากได้รับสารนีโอนิโคตินอยด์ไทอาคลอพริดเพียงสองรุ่น ระดับความทนทานก็เพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าความยืดหยุ่นในการพัฒนามากกว่าการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมเพียงอย่างเดียว อาจมีส่วนทำให้เกิดความต้านทานอย่างรวดเร็วในบางชนิด[ 25 ]
ผลที่ตามมา
สารฆ่าแมลงถูกใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลกเพื่อเพิ่มผลผลิตและคุณภาพทางการเกษตรในผักและธัญพืช (และในระดับที่น้อยกว่าคือการใช้เพื่อควบคุมพาหะนำโรคสำหรับปศุสัตว์) ความต้านทานที่เกิดขึ้นส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านั้น และในการควบคุมพาหะนำโรคสำหรับมนุษย์[ 26 ]
ความต้านทานหลายชนิดและข้ามชนิด
- ศัตรูพืชที่ต้านทานหลายชนิดจะต้านทานต่อยาฆ่าแมลงมากกว่าหนึ่งชนิด[ 12 ]สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อใช้ยาฆ่าแมลงตามลำดับ โดยใช้ยาฆ่าแมลงชนิดใหม่มาแทนที่ชนิดที่ศัตรูพืชแสดงความต้านทาน[ 12 ]
- การต้านทานข้ามสายพันธุ์ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้อง เกิดขึ้นเมื่อการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่ทำให้ศัตรูพืชต้านทานต่อยาฆ่าแมลงชนิดหนึ่ง ยังทำให้ต้านทานต่อยาฆ่าแมลงชนิดอื่นด้วย ซึ่งมักจะเป็นยาฆ่าแมลงที่มีกลไกการออกฤทธิ์ คล้าย กัน[ 12 ]
การปรับตัว
ศัตรูพืชจะต้านทานสารเคมีได้โดยการพัฒนาการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาที่ช่วยปกป้องพวกมันจากสารเคมี[ 12 ]
กลไกการป้องกันอย่างหนึ่งคือการเพิ่มจำนวนสำเนาของยีนทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถผลิตเอนไซม์ ป้องกันได้มากขึ้น ซึ่งจะย่อยสลายสารกำจัดศัตรูพืชให้กลายเป็นสารเคมีที่มีความเป็นพิษน้อยลง[ 12 ]เอนไซม์ดังกล่าวได้แก่เอสเตอเรส กลูตาไธโอนทรานสเฟอเรส อาริลไดอัลคิลฟอสฟาเตสและไมโครโซมอลออกซิเดสแบบผสม ( ออกซิเดสที่แสดงออกภายในไมโครโซม ) [ 12 ]
หรืออีกทางหนึ่ง จำนวนและ/หรือความไวของตัวรับทางชีวเคมีที่จับกับสารกำจัดศัตรูพืชอาจลดลง[ 12 ]
มีการอธิบายความต้านทานเชิงพฤติกรรมสำหรับสารเคมีบางชนิด ตัวอย่างเช่น ยุง Anopheles บางชนิด พัฒนาความชอบในการพักผ่อนภายนอกอาคาร ซึ่งทำให้พวกมันหลีกเลี่ยงยาฆ่าแมลงที่ฉีดพ่นบนผนังภายในอาคาร[ 27 ]
ความต้านทานอาจเกี่ยวข้องกับการขับสารพิษอย่างรวดเร็ว การขับสารพิษออกจากร่างกายให้ห่างจากเนื้อเยื่อที่อ่อนแอ และการซึมผ่านผนังร่างกายที่ลดลง[ 28 ]
การกลายพันธุ์ในยีนเพียงยีนเดียวอาจนำไปสู่การวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่ต้านทานโรคได้ ในบางกรณี อาจเกี่ยวข้องกับหลายยีน ยีนต้านทานมักเป็นยีนออโตโซม ซึ่งหมายความว่ายีนเหล่านี้ตั้งอยู่บนออโตโซม (ตรงข้ามกับอัลโลโซมหรือที่เรียกว่าโครโมโซมเพศ) ดังนั้น การต้านทานจึงถูกถ่ายทอดในลักษณะเดียวกันทั้งในเพศชายและเพศหญิง นอกจากนี้ การต้านทานมักถูกถ่ายทอดในลักษณะเด่นไม่สมบูรณ์ เมื่อสิ่งมีชีวิตที่ต้านทานโรคผสมพันธุ์กับสิ่งมีชีวิตที่อ่อนแอต่อโรค ลูกหลานของพวกมันโดยทั่วไปจะมีระดับความต้านทานอยู่ระหว่างพ่อแม่
การปรับตัวต่อยาฆ่าแมลงมาพร้อมกับต้นทุนทางวิวัฒนาการ ซึ่งมักจะทำให้ความเหมาะสมสัมพัทธ์ของสิ่งมีชีวิตลดลงเมื่อไม่มียาฆ่าแมลง สิ่งมีชีวิตที่ต้านทานมักจะมีผลผลิตการสืบพันธุ์ อายุขัย ความสามารถในการเคลื่อนที่ ฯลฯ ลดลง สิ่งมีชีวิตที่ไม่ต้านทานบางครั้งอาจมีจำนวนเพิ่มขึ้นเมื่อไม่มียาฆ่าแมลง - แต่ก็ไม่เสมอไป[ 29 ] - ดังนั้นนี่จึงเป็นวิธีหนึ่งที่กำลังทดลองใช้เพื่อต่อสู้กับการต้านทาน[ 30 ]
ตัวอ่อน แมลงวันหัวเขียวผลิตเอนไซม์ที่ทำให้เกิดความต้านทานต่อ ยาฆ่าแมลง กลุ่มออร์กาโนคลอไรด์นักวิทยาศาสตร์ได้วิจัยวิธีการใช้เอนไซม์นี้ในการย่อยสลายยาฆ่าแมลงในสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะช่วยล้างพิษและป้องกันผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม เอนไซม์ที่คล้ายกันซึ่งผลิตโดยแบคทีเรียในดินซึ่งย่อยสลายออร์กาโนคลอไรด์เช่นกัน ทำงานได้เร็วกว่าและคงตัวในสภาวะต่างๆ[ 31 ]
คาดว่าจะเกิดการต้านทานต่อ รูปแบบการควบคุมประชากร ด้วยยีนไดรฟ์ และกำลังมีการศึกษาวิธีการชะลอการพัฒนา [ 32 ]
กลไกโมเลกุลของการต้านทานยาฆ่าแมลงเพิ่งเป็นที่เข้าใจได้ในปี 1997 Guerrero และคณะในปี 1997 ใช้วิธีการใหม่ล่าสุดในขณะนั้นเพื่อค้นหาการกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิดการต้านทานไพรีทรอยด์ในแมลงวัน ถึงกระนั้น การปรับ ตัวต่อยาฆ่าแมลงเหล่านี้ก็เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วผิดปกติ และอาจไม่ได้แสดงถึงบรรทัดฐานในประชากรป่าภายใต้สภาวะป่าเสมอไป กระบวนการปรับตัวตามธรรมชาติใช้เวลานานกว่ามากและเกือบทุกครั้งเกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อแรงกดดันที่อ่อนโยนกว่า[ 33 ]
การจัดการ
เพื่อแก้ไขปัญหา จำเป็นต้องตรวจสอบก่อนว่าอะไรคือสิ่งที่ผิดพลาดจริงๆ การทดสอบความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงที่สงสัย - และไม่ใช่เพียงแค่การสังเกตและประสบการณ์ภาคสนาม - เป็นสิ่งจำเป็น เพราะอาจเข้าใจผิดว่าเป็นความล้มเหลวในการใช้ยาฆ่าแมลงตามที่กำหนด หรือการย่อยสลายยาฆ่าแมลงโดย จุลินทรีย์ [ 34 ]
องค์การอนามัยโลกของสหประชาชาติได้จัดตั้งเครือข่ายความต้านทานยาฆ่าแมลงทั่วโลก ขึ้น ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2559 [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]เนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นและการรับรู้ที่เพิ่มมากขึ้น รวมถึงการลดลงอย่างมากของประสิทธิภาพในการกำจัดศัตรูพืชในผัก[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]
การจัดการศัตรูพืชแบบบูรณาการ
แนวทางการจัดการศัตรูพืชแบบบูรณาการ (IPM)เป็นแนวทางที่สมดุลในการลดความต้านทานของศัตรู พืชให้น้อยที่สุด
การดื้อยาของศัตรูพืชสามารถควบคุมได้โดยการลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืช ซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในการลด การกลับมา แพร่ระบาด ของศัตรูพืช ด้วย วิธีนี้จะช่วยให้จุลินทรีย์ที่ไม่ดื้อยาได้แข่งขันกับสายพันธุ์ที่ดื้อยาได้ จากนั้นจึงค่อยกำจัดสายพันธุ์ที่ดื้อยาโดยการกลับมาใช้สารกำจัดศัตรูพืชอีกครั้ง
แนวทางเสริมคือการจัดวางพื้นที่หลบภัยที่ไม่ได้รับการบำบัดไว้ใกล้กับพื้นที่เพาะปลูกที่ได้รับการบำบัด ซึ่งศัตรูพืชที่อ่อนแอสามารถอยู่รอดได้[ 39 ] [ 40 ]
เมื่อสารกำจัดศัตรูพืชเป็นวิธีการควบคุมศัตรูพืชเพียงอย่างเดียวหรือเป็นวิธีหลัก การจัดการความต้านทานมักทำได้โดยการหมุนเวียนสารกำจัดศัตรูพืช ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสลับระหว่างกลุ่มสารกำจัดศัตรูพืชที่มีกลไกการออกฤทธิ์ต่างกันเพื่อชะลอหรือบรรเทาความต้านทานของศัตรูพืช[ 41 ]คณะกรรมการดำเนินการด้านความต้านทานจะติดตามความต้านทานทั่วโลก และเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้น แต่ละคณะกรรมการจะรักษารายชื่อกลไกการออกฤทธิ์และสารกำจัดศัตรูพืชที่อยู่ในหมวดหมู่เหล่านั้น ได้แก่คณะกรรมการดำเนินการด้านความต้านทานต่อสารฆ่าเชื้อรา [ 42 ]สมาคมวิทยาศาสตร์วัชพืชแห่งอเมริกา[ 43 ] [ 44 ] (คณะกรรมการดำเนินการด้านความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชไม่มีแผนการของตนเองอีกต่อไป และมีส่วนร่วมในแผนการของ WSSA นับจากนี้เป็นต้นไป) [ 45 ]และ คณะ กรรมการดำเนินการด้านความต้านทานต่อสารกำจัดแมลง[ 46 ]สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ก็ใช้แผนการจำแนกประเภทเหล่านั้นเช่นกัน[ 47 ]
ผู้ผลิตอาจแนะนำว่าไม่ควรใช้สารกำจัดศัตรูพืชประเภทเดียวกันติดต่อกันเกินจำนวนครั้งที่กำหนดก่อนที่จะเปลี่ยนไปใช้สารกำจัดศัตรูพืชประเภทอื่น[ 48 ]
สามารถผสมสารกำจัดศัตรูพืชสองชนิดขึ้นไปที่มีกลไกการออกฤทธิ์ต่างกันในถังฉีดพ่นในฟาร์มเพื่อปรับปรุงผลลัพธ์และชะลอหรือบรรเทาความต้านทานของศัตรูพืชที่มีอยู่[ 39 ]
สถานะ
ไกลโฟเสต
ปัจจุบันวัชพืชที่ต้านทาน ไกลโฟเสต พบได้ในฟาร์ม ถั่วเหลืองฝ้ายและข้าวโพดส่วนใหญ่ ในบางรัฐของสหรัฐอเมริกา นอกจากนี้วัชพืชที่ต้านทานต่อ กลไกการออกฤทธิ์ของสารกำจัดวัชพืชหลายชนิดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน[ 7 ]
ก่อนการใช้ไกลโฟเสต สารกำจัดวัชพืชส่วนใหญ่จะฆ่าวัชพืชได้เพียงจำนวนจำกัด ทำให้เกษตรกรต้องหมุนเวียนพืชผล และสารกำจัดวัชพืชอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันการดื้อยา ไกลโฟเสตขัดขวางความสามารถของพืชส่วนใหญ่ในการสร้างโปรตีนใหม่ พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ทนต่อไกลโฟเสตจะไม่ได้รับผลกระทบ[ 7 ]
วัชพืชในวงศ์Amaranthus rudisได้พัฒนาสายพันธุ์ที่ต้านทานต่อไกลโฟเสต การสำรวจประชากรวัชพืช Amaranthus rudis จำนวน 144 กลุ่มใน 41 มณฑลของรัฐมิสซูรีระหว่างปี 2008 ถึง 2009 พบว่ามีความต้านทานต่อไกลโฟเสตถึง 69% การสำรวจวัชพืชจากสถานที่ประมาณ 500 แห่งทั่วรัฐไอโอวาในปี 2011 และ 2012 พบว่ามีความต้านทานต่อไกลโฟเสตในตัวอย่างวัชพืช Amaranthus rudis ประมาณ 64% [ 7 ]
เพื่อตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นของความต้านทานต่อไกลโฟเสต เกษตรกรจึงหันไปใช้สารกำจัดวัชพืชชนิดอื่น โดยใช้หลายชนิดในฤดูกาลเดียว ในสหรัฐอเมริกา เกษตรกรส่วนใหญ่ในภาคกลางและภาคใต้ยังคงใช้ไกลโฟเสตต่อไป เนื่องจากยังคงควบคุมวัชพืชส่วนใหญ่ได้ โดยใช้สารกำจัดวัชพืชชนิดอื่นที่เรียกว่าสารตกค้างเพื่อจัดการกับความต้านทาน[ 7 ]
การใช้สารกำจัดวัชพืชหลายชนิดดูเหมือนจะช่วยชะลอการแพร่กระจายของความต้านทานต่อไกลโฟเสต ตั้งแต่ปี 2005 ถึง 2010 นักวิจัยค้นพบวัชพืช 13 ชนิดที่พัฒนาความต้านทานต่อไกลโฟเสต ตั้งแต่ปี 2010 ถึง 2014 พบเพิ่มอีกเพียง 2 ชนิดเท่านั้น[ 7 ]
จากการสำรวจในรัฐมิสซูรีเมื่อปี 2556 พบว่าวัชพืชที่ต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชหลายชนิดได้แพร่กระจายออกไป ร้อยละ 43 ของประชากรวัชพืชที่สุ่มตัวอย่างนั้นต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชสองชนิดที่แตกต่างกัน ร้อยละ 6 ต้านทานต่อสามชนิด และร้อยละ 0.5 ต้านทานต่อสี่ชนิด ในรัฐไอโอวา การสำรวจพบว่าวัชพืชประเภท waterhemp ร้อยละ 89 ต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชสองชนิด ร้อยละ 25 ต้านทานต่อสามชนิด และร้อยละ 10 ต้านทานต่อห้าชนิด[ 7 ]
ความต้านทานทำให้ต้นทุนยาฆ่าแมลงเพิ่มขึ้น สำหรับฝ้ายทางตอนใต้ ต้นทุนยาฆ่าวัชพืชเพิ่มขึ้นจากระหว่าง 50–75 ดอลลาร์สหรัฐต่อเฮกตาร์ (20–30 ดอลลาร์สหรัฐต่อเอเคอร์) เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา เป็นประมาณ 370 ดอลลาร์สหรัฐต่อเฮกตาร์ (150 ดอลลาร์สหรัฐต่อเอเคอร์) ในปี 2557 ในภาคใต้ ความต้านทานมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ลดการปลูกฝ้ายลง 70% ในรัฐอาร์คันซอ และ 60% ในรัฐเทนเนสซี สำหรับถั่วเหลืองในรัฐอิลลินอยส์ ต้นทุนเพิ่มขึ้นจากประมาณ 25–160 ดอลลาร์สหรัฐต่อเฮกตาร์ (10–65 ดอลลาร์สหรัฐต่อเอเคอร์) [ 7 ]
แบคซิลลัส ทูริงเจียนซิส
ในช่วงปี 2009 และ 2010 ทุ่งข้าวโพดบางแห่งในไอโอวาแสดงความเสียหายอย่างรุนแรงต่อข้าวโพดที่ผลิตสารพิษBt Cry3Bb1โดยหนอนรากข้าวโพด ตะวันตก ในช่วงปี 2011 ข้าวโพด mCry3A ก็แสดงความเสียหายจากแมลงเช่นกัน รวมถึงการต้านทานข้ามสายพันธุ์ระหว่างสารพิษเหล่านี้ การต้านทานยังคงอยู่และแพร่กระจายในไอโอวา ข้าวโพด Bt ที่มุ่งเป้าไปที่หนอนรากข้าวโพดตะวันตกไม่ได้ผลิตสารพิษ Bt ในปริมาณสูง และแสดงการต้านทานน้อยกว่าที่พบในพืช Bt ที่มีปริมาณสูง[ 49 ]
ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น Capture LFR (ประกอบด้วยไพรีทรอยด์ไบเฟนทริน ) และ SmartChoice (ประกอบด้วยไพรีทรอยด์และออร์กาโนฟอสเฟต ) ได้ถูกนำมาใช้มากขึ้นเพื่อเสริมพืช Bt ที่เกษตรกรพบว่าไม่สามารถป้องกันความเสียหายที่เกิดจากแมลงได้เพียงลำพัง การศึกษาหลายชิ้นพบว่าการปฏิบัติดังกล่าวไม่มีประสิทธิภาพหรือเร่งการพัฒนาสายพันธุ์ที่ดื้อยา[ 50 ]
ดูเพิ่มเติม
- การดื้อยาปฏิชีวนะ
- ต่อมเสริมของเพศชาย
- สารมลพิษอินทรีย์ตกค้าง
- อนุสัญญาสตอกโฮล์มว่าด้วยสารมลพิษอินทรีย์ตกค้างยาวนาน
- การเลียนแบบแบบวาวิโลฟ
อ่านเพิ่มเติม
- FRAC ( คณะกรรมการปฏิบัติการต่อต้านสารฆ่าเชื้อรา ) "ความสำคัญของสารฆ่าเชื้อราแบบออกฤทธิ์หลายจุดในการจัดการความต้านทานของเชื้อโรค" (PDF)เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2023-07-27 เรียกดูเมื่อ2021-05-21
ลิงก์ภายนอก
- ภาพรวมของความต้านทานต่อยาฆ่าแมลง
- IRAC (Insecticide Resistance Action Committee) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ 2549 ที่Wayback Machine
- FRAC, คณะกรรมการดำเนินการต่อต้านสารฆ่าเชื้อรา
- RRAC, คณะกรรมการดำเนินการต่อต้านสารกำจัดศัตรูพืช
- HRAC, คณะกรรมการดำเนินการต่อต้านสารกำจัดวัชพืช
- กลุ่มปฏิบัติการต่อต้านในสหราชอาณาจักร
- ฐานข้อมูลความต้านทานยาฆ่าแมลงของแมลงขาปล้อง
- "ฐานข้อมูลความต้านทาน" . EPPO ( องค์การคุ้มครองพืชแห่งยุโรปและเมดิเตอร์เรเนียน ) . สืบค้นเมื่อ2021-09-24 .
- เว็บไซต์ทดสอบประสิทธิภาพของ EPPO: "ฐานข้อมูล EPPO เกี่ยวกับมาตรฐาน PP1" EPPO ( องค์การพิทักษ์พืชแห่งยุโรปและเมดิเตอร์เรเนียน ) สืบค้นเมื่อ2 ธันวาคม 2021