Persistence monitoring and mechanisms of insecticide resistance in brown plant hopper (Nilaparvata lugens (Stål)), and its associated risk on mirid bugs, Cyrtorhinus lividipennis Reuter, in North India

يُعد الأرز الغذاء الأساسي لمليارات البشر، لكن زراعته تواجه حرباً صامتة ومستمرة ضد حشرة صغيرة تمتص عصارة النبات تُعرف باسم "بقة الأرز البنية". هذه الآفة لا تكتفي بمجرد التغذي على المحصول، بل تستنزف شريان الحياة في النبات وتنشر فيروسات قاتلة يمكن أن تقضي على حصادات بأكملها. لعقود من الزمن، اعتمد المزارعون على الرش الكيميائي لإبقاء هذه الحشرات بعيدة، ومع ذلك، للطبيعة طريقة في الرد؛ فتماماً كما تتعلم البكتيريا كيفية البقاء على قيد الحياة في مواجهة المضادات الحيوية، يمكن للحشرات أن تطور دفاعات ضد السموم المصممة لقتلها. عندما تنجو مجموعة من الآفات من معالجة كيميائية، تنقل الناجيات سماتها القوية إلى ذريتهن، مما يؤدي في النهاذ إلى جعل الرذاذ عديم الفائدة. هذا المسار يجبر العلماء على مراقبة مدى مقاومة الآفات باستمرار وفهم الآلية البيولوجية داخل الحشرة التي تسمح لها بتفكيك السموم.

وبعيداً عن المعركة بين المزارع والآفة، هناك لاعب ثالث في هذا النظام البيئي: "بق الميريد". هذه الحشرة المفترسة الصغيرة هي عدو طبيعي لبقة الأرز البنية، حيث تصطاد وتأكل الآفات للحفاظ على أعدادها منخفضة. ويتمثل التحدي الذي يواجه الزراعة الحديثة في إيجال سلاح كيميائي يقتل الآفة دون قتل هذا "الحارس الشخصي" المفيد أيضاً. فإذا كان الرذاذ واسع النطاق للغاية، فإنه يقضي على المفترسات الطبيعية، مما يترك الحقل بلا دفاع بمجرد انتهاء مفعول المادة الكيميائية. والهدف هو إيجاد أداة دقيقة بما يكفي لاستهداف الآفة مع حماية الحشرات المفيدة التي تساعد في الحفاظ على حقل صحي.

وفي دراسة حديثة أُجريت عبر مناطق زراعة الأرز الرئيسية في شمال وشرق الهند، سعى الباحثون لرسم خريطة للوضع الحالي لهذا الصراع. قاموا بجمع حشرات بقة الأرز البنية من أربعة مواقع مختلفة، بما في ذلك ولايات مثل بنجاب وهاريانا وأوديشا، لمعرفة مدى صمود هذه المجموعات المحلية في مواجهة أكثر خمس مبيدات حشرية شيوعاً مستخدمة اليوم. لم يكتف الفريق بمراقبة ما إذا كانت الحشرات تموت أم لا، بل نظروا في أعماق الحشرات لمعرفة التغيرات البيولوجية التي تحدث. وقاسوا نشاط ثلاثة إنزيمات محددة — وهي بروتينات متخصصة تعمل مثل المرشحات الكيميائية داخل جسم الحشرة. هذه الإنزيمات، المعروفة باسم الإستريزات (esterases)، وسيتوكروم بي 450 (cytochrome P450)، وجلوتاثيون إس-ترانسفيراز (glutathione-S-transferase)، تعمل على تفكيك المواد الكيميائية السامة قبل أن تقتل الحشرة. ومن خلال مقارنة مستويات الإنزيمات في الحشرات البرية التي تم جمعها من الحقول مقابل سلالة مختبرية لم تتعرض للسموم من قبل، استطاع العلماء تحديد كيفية بقاء الآفات على قيد الحياة بدقة.

رسمت النتائج صورة واضحة لآفة تتعلم كيف تتكيف. وجدت الدراسة أن مجموعات بقة الأرز البنية في الهند طورت مستوى متوسطاً من المقاومة لاثنين من المواد الكيميائية واسعة الاستخدام، وهما إيميداكلوبريد (imidacloprid) وثياميثوكسام (thiamethoxam). وفي بعض المواقع، كانت الحشرات أصعب في القتل بهذه الرذاذات بمقدار سبعة عشر ضعفاً مقارنة بسلالة المختبر. وكانت المقاومة لمادة كيميائية ثالثة، وهي فيبرونيل (fipronil)، أقل ولكنها لا تزال موجودة. ومع ذلك، أظهرت الحشرات أقل قدر من المقاومة تجاه مادتين أخريين، وهما بيمتروزين (pymetrozine) وبوبروفيزين (buprofezin). وكشف التحقيق في البيولوجيا الداخلية للحشرات أن هذه المقاومة لم تكن محض صدفة؛ فقد أظهرت الحشرات من المناطق الأكثر مقاومة مستويات أعلى بكثير من الإنزيمات المزيلة للسموم. وتحديداً، كان نشاط إنزيم "سيتوكروم بي 450" والإستريزات أعلى بكثير في المجموعات المقاومة، مما أكد أن هذه الحشرات تعمل بنشاط على تفكيك السم قبل أن يلحق بها الضرر. كما وجدت الدراسة أن المقاومة لمادة كيميائية واحدة غالباً ما تأتي مع مقاومة لمادة أخرى، مما يشير إلى أن الحشرات تطور نظام دفاع عام بدلاً من درع محدد ضد نوع واحد فقط من الرذاذ.

ثم وجه الباحثون اهتمامهم إلى سلامة "بق الميريد". واختبروا نفس المبيدات الحشرية الخمسة لمعرفة مدى سميتها لهذا المفترس المفيد. كانت النتائج صارخة؛ فالمواد الكيميائية التي طورت بقة الأرز البنية مقاومة متوسطة لها — وهما إيميداكلوبريد وثياميثوكسام — كانت أيضاً الأكثر فتكاً بـ "بق الميريد". فعند تعرضها لهذه الرذاذات، عانت المفترسات المفيدة من معدلات نفوق عالية، مما يعني أن هذه المواد الكيميائية ستدمر على الأرجح نظام الدفاع الطبيعي في حقل الأرز. وفي المقابل، كانت المواد الكيميائية الأكثر أماناً لـ "بق الميريد" هي بمتروزين وبوبروفيزين. هاتان المادتان كانتا أقل سمية بكثير للمفترس، مما سمح له بالبقاء حتى عندما يتم استهداف الآفة.

كما بحثت الدراسة في مدى بقاء هذه المواد الكيميائية فعالة في الحقل. وقاسوا "السمية المستمرة"، أو المدة التي يستمر فيها الرذاذ في قتل الآفات بعد التطبيق. وبينما ظلت بعض المواد الكيميائية مثل فيبرونيل سامة لفترة طويلة، لاحظ الباحثون أن مادة بمتروزين توفر ميزة فريدة؛ فقد أظهرت قدرة أولية عالية على قتل الآفة ولكنها لم تطل أمد سميتها على المدى الطويل مثل المواد الأخرى، والتي يمكن أن تضر بالنظام البيئي لأسابوة. هذا التوازن يشير إلى أن بمتروزين يمكن أن يكون أداة قيمة للمزارعين؛ فهو فعال ضد الآفة، وأقل عرضة للهزيمة بسبب مستويات المقاومة الحالية في الحقل، والأهم من ذلك، أنه يحمي "بق الميريد".

يسلط هذا البحث الضوء على مسار حاسم للمضي قدماً في زراعة الأرز في الهند. إن بقة الأرز البنية تتطور، والاعتماد على نفس المواد الكيميائية القليلة مراراً وتكراراً يؤدي إلى وضع تصبح فيه الآفات أصعب في القتل ويتم فيه القضاء على المفترسات المفيدة. وتقترح الدراسة أن المزارعين والعلماء بحاجة إلى تدوير أدواتهم، باستخدام مواد كيميائية مثل بمتروزين وبوبروفيزين التي يقل احتمال إضرارها بالأعداء الطبيعيين للآفة. ومن خلال فهم الإنزيمات المحددة التي تستخدمها الآفات للبقاء، واختيار المواد الكيميائية التي لا تحفز تلك الدفاعات أو تضر بالمفترسات، يصبح من الممكن إدارة الآفة دون تدمير النظام البيئي. ويؤكد هذا العمل أنه بينما تستمر المعركة، فإن هناك استراتيجيات محددة يمكنها الحفاظ على إنتاجية حقول الأرز والحفاظ على التوازن الطبيعي.