V tomto příspěvku jsou popsány zásady řízení hmyzí rezistence. Významnou součástí naplňování těchto zásad je monitoring rezistence škodlivých organizmů vůči pesticidům a antirezistentní strategie, které patří k významným opatřením pro uplatňování systému integrované ochrany rostlin, respektive pro naplňování zásady č. 9 z vyhlášky o obecných zásadách integrované ochrany rostlin. V navazující části bude popsáno využití zásad pro škůdce s vysokým rizikem rezistence k insekticidům.

Úvod

Pro naplňování zásad řízení hmyzí rezistence jsou předpokladem výsledky výzkumu, světového, evropského i národního týkajícího se metod detekce rezistence a poznatky o mechanizmech rezistence na konkrétních druzích škůdců. Dalším nezbytným předpokladem je mít dispozici poznatky z plošného monitoringu rezistence škůdců z území státu nebo regionů. V roce 2017 byl v ČR zahájen „Plošný monitoring rezistence vybraných škůdců vůči účinným látkám pesticidů na území ČR“. Zahrnoval 5 druhů škůdců 1 skupinu druhů z jednoho rodu škůdce, u kterých byla na území ČR zjištěna v předchozím období rezistence vůči jedné nebo více účinným látkám insekticidů. Pro jednotlivé druhy škůdců bylo testováno 2 až 5 účinných látek pesticidů. Expertní činnost pokračovala v roce 2018 a je předpoklad pokračování v dalších letech. Expertní činnost je řešena pracovníky několika výzkumných organizací za podpory MZe ČR a pod garancí ÚKZÚZ.

Výsledky monitoringu rezistence jsou formou mapové evidence s komentáři zveřejňovány na Rostlinolékařském portálu (http://eagri.cz/public/app/srs_pub/fytoportal/public/). Na základě poznatků z výzkumu i z plošného monitoringu jsou navrhovány pro konkrétní druhy škůdců antirezistentní strategie. Tyto představují orientační návody pro pěstitele zemědělských plodin, jak zvýšit účinnost ochranných opatření u škůdců, u kterých se rezistence již vyskytuje. U škůdců, u kterých se rezistence v regionu k nějaké skupině účinných látek dosud nevyskytuje, ale je v Evropě nebo ve světě známá, umožňuje uplatňování antirezistentních strategií zpomalit vývoj rezistence omezením selekčního tlaku a prodloužit tak životnost přípravku, tj. zachovat jeho účinnost po delší období.

Vzhledem k tomu, že úroveň rezistence škůdců vůči insekticidům se dynamicky mění v prostoru a čase, je třeba v pravidelných intervalech aktualizovat antirezistentní strategie. Zásady řízení hmyzí rezistence jsou metodickým návodem jak aktualizaci antirezistentních strategií provádět, a také umožňují modifikovat program plošného monitoringu rezistence škůdců. Řízení hmyzí rezistence zahrnuje mnohem více opatření, než antirezistentní strategie, která jsou jeho hlavní součástí.

Používané termíny a jejich význam

Mechanizmy rezistence

U hmyzích škůdců je známo 5 hlavních mechanizmů rezistence vůči insekticidům: (1) zvýšení metabolizmu biologicky aktivních látek, tj. degradace pesticidu specifickými detoxikačními enzymy (tzv. metabolická rezistence), (2) omezená účinnost penetrace účinných látek pesticidu přes kutikulu hmyzu, (3) zvýšené vylučování účinné látky pesticidu, (4) redukce citlivosti nervového systému na místě působení insekticidu vlivem mutace genů (např. kdr rezistence), (5) rezistence podmíněná změnou chování, tj. vyhnutí se místu, kde byl insekticid aplikován.

Projevem rezistence škůdců vůči insekticidům je neúčinnost insekticidu. Je-li populace škůdce po několik generací vystavena opakovanému působení jedné účinné látky některého insekticidu, zvyšuje se v populaci podíl rezistentních jedinců, dochází ke ztrátám na produkci a zvýšeným nákladům na ochranu při opakovaných aplikacích přípravku. Pro odhalení mechanizmů rezistence se využívají metody molekulární biologie (PCR) nebo biochemické metody, zejména metody založené na analýze proteinů (proteomika).

U jednoho druhu hmyzu se může vyskytovat současně několik mechanizmů rezistence. Např. u řady evropských populací blýskáčka řepkového rezistentních proti účinným látkám deltamethrin, lambda-cyhalothrin a cypermethrin bylo prokázáno, že se jedná o metabolicky podmíněnou rezistenci. Ve Švédsku a Dánsku, kde byla rezistence blýskáčka řepkového vůči pyretroidům také zaznamenána, však byla prokázána nejen metabolická rezistence, ale v roce 2010 byl u některých populací prokázán mechanizmus rezistence založený na bodové mutaci v sodném kanálu, v tomto případě tzv. rezistence typu kdr.

Křížová rezistence

Rezistence vůči více účinným látkám se stejným mechanizmem účinku je označována jako křížová rezistence (cross-rezistence). Příkladem křížové rezistence může být rezistence populace mandelinky bramborové vůči organofosfátům typu kdr. Přestože lokální populace mohla být vystavena selekčnímu tlaku jen jedné z mnoha účinných látek organofosfátů, vykazuje populace rezistenci vůči všem účinným látkám organofosfátů, tedy i vůči těm, se kterými se populace škůdce nesetkala. Střídání přípravků ze skupiny organofosfátů na takovou rezistentní populaci tak nezajistí požadovanou účinnost.

V případě rezistence blýskáčka řepkového vůči pyretroidům je situace složitější. Populace blýskáčka řepkového vystavená opakovanému ošetření například cypermethrinem bude rezistentní nejen vůči cypermethrinu, ale vůči všem účinným látkám ze skupiny pyretroidů s obdobnou chemickou strukturou. Některé účinné látky ze skupiny pyretroidů, například etofenprox (Trebon 10 F) a bifenthrin (Talstar 10 EC) však vykazují ještě jiné mechanizmy působení než pyretroidy ze skupiny cypermethrinů. V tomto případě tak nemusí nastat případ křížové rezistence populace blýskáčka vůči všem účinným látkám ze skupiny pyretroidů. To však platí pouze do období, kdy je rezistence podmíněna pouze metabolicky. Jestliže se k metabolicky podmíněné rezistenci přidá rezistence typu kdr, jak se již stalo v severní Evropě, potom se projeví klasická křížová rezistence, což vede k neúčinnosti všech účinných látek pyretroidů. Očekáváme, že u blýskáčka řepkového takový stav dříve nebo později nastane i v ČR

Mnohočetná rezistence

Nejzávažnějším případem rezistence škůdců k zoocidům je vznik mnohočetné rezistence (multiple rezistence), tj. rezistence současně vůči dvěma a více skupinám účinných látek s různým mechanizmem účinku. Příkladem mnohočetné rezistence může být rezistence mandelinky bramborové současně vůči organofosfátům, pyretroidům a jejich směsným přípravkům nebo rezistence obaleče jablečného vůči organofosfátům, juvenoidům a inhibitorům tvorby chitinu.

Negativní křížová rezistence

Pro některé druhy škůdců je možné v rámci antirezistentních strategií využívat princip negativní křížové rezistence anebo modely fenologie škůdců zahrnující simulaci podílu rezistentních jedinců v populaci. Negativní křížová rezistence (NCR) je označení efektu, kdy rezistence vůči účinné látce s jedním mechanizmem účinku se projevuje zvýšenou citlivostí k účinné látce s jiným mechanizmem účinku. Produkty zmutované alely zodpovědné za rezistenci vůči jedné toxické látce způsobují hypercitlivost k jiné účinné látce.

Příkladem mohou být rezistentní populace blýskáčka řepkového k pyretroidům, která vykazuje zvýšenou citlivost k organofosfátům. V tomto případě je znám i mechanizmus zvýšené citlivosti blýskáčka k organofostátům. Metabolicky podmíněná rezistence vůči pyretroidům je založena na zvýšené aktivitě izoenzymů zodpovědných za degradaci molekul pyretroidů. Stejné izoenzymy štěpí účinnou látku organofostátu na dvě složky, z nichž jedna vykazuje mnohem větší toxicitu, než měla původní molekula účinné látky insekticidu.

Jiným příkladem negativní křížové rezistence jsou populace obaleče jablečného rezistentní vůči organofosfátu s účinnou látkou azinphosmethyl, které vykazují zvýšenou citlivost k jiným skupinám účinných látek insekticidů.

Řízení hmyzí rezistence

Řízení hmyzí rezistence – insect resistance management (IRM) je označení pro soubor opatření, která se využívají pro zabránění, prevenci nebo oddálení nástupu nebo vývoje rezistence živočišných škůdců vůči zoocidům. Obsah tohoto pojmu je vnímám šířeji, než je samotná antirezistentní strategie.

Základem pro systém řízení hmyzí rezistence jsou znalosti z ekologie, populační genetiky a molekulární biologie. Potenciál pro zdokonalování systému řízení hmyzí rezistence má například negativní křížová rezistence nebo modely fenologie škůdce umožňující předpověď vyššího podílu rezistentních jedinců v populaci.

Systém řízení hmyzí rezistence je velmi proměnlivý u různých druhů škůdců a podléhá dynamickým změnám v čase. Mění se vlivem změn v pěstitelských technologiích, tak s pokrokem světové vědy a výzkumu. Pro účely praktické ochrany rostlin musí mít řízení hmyzí rezistence schopnost adaptace a rychlejší reakce k potřebám praxe a výsledkům monitoringu rezistence vůči insekticidům. Pro tyto účely je nezbytná trvalá podpora výzkumu pro řešení problematiky rezistence vůči zoocidům. Ekonomický význam potřeby výzkumu v této oblasti je srovnatelný s významem výzkumu v oblasti rezistence mikrobiálních patogenů člověka.

V oblasti rezistence škůdců vůči zoocidům se techniky diagnostiky, monitoringu, ale také hypotézy a strategie mění tak rychle, že nelze předpovídat, jaká bude situace za 10 let. Pro konkrétní druhy škůdců jsou předpovědi vývoje rezistence možné pouze na několik let, ale ne na desetiletí. Řízení hmyzí rezistence se vytváří operativně pro každý druh škůdce v určitém regionu. Pro jejich tvorbu je možné využívat soubor základních obecných pravidel (rámcové směrnice). V následující části této kapitoly jsou uvedena poprvé v českém jazyce vybraná základní pravidla využitelná pro tvorbu systému řízení hmyzí rezistence pro konkrétní druhy škůdců.

Řízení hmyzí rezistence jako součást systému integrované ochrany

Řízení hmyzí rezistence je efektivnější a má více přínosů, pokud je zapracováno do systému integrované ochrany rostlin (IOR). Systém řízení hmyzí rezistence i systém IOR jsou závislé na biologii, fenologii a chování konkrétního druhů škůdce.

Řízení hmyzí rezistence může působit komplikace pro dodržování IOR. Například v případě požadavků na refugia pro citlivé jedince nebo pro taktiky zahrnující negativní křížovou rezistenci. Takové komplikace by však měly mít menší dopady, než problémy spojené s evolucí rezistence vůči insekticidům. Opatření v rámci systému řízení hmyzí rezistence by měla být harmonizována s opatřeními v rámci systému IOR. Jestliže bude účinnější systém IOR, pak bude účinněji přispívat k naplňování systému řízení hmyzí rezistence. Například využívání preventivních metod ochrany, jako je agrotechnika, osevní postupy anebo rezistentní odrůdy rostlin vůči škůdcům a biologickým prostředkům ochrany, přispějí k vyšší účinnosti systému řízení hmyzí rezistence.

Různé strategie řízení hmyzí rezistence podle stupně integrity

Strategie řízení hmyzí rezistence může být: (1) pro jednoho škůdce, (2) pro jednoho škůdce na jedné plodině, (3) pro více škůdců na jedné plodině, (3) pro více škůdců na více plodinách, (4) pro škůdce nebo více škůdců při zahrnutí ekosystémových služeb.

Například efektivní strategie řízení hmyzí rezistence pro škůdce řepky musí být založena na antirezistentní strategii pro všechny škůdce škodící na ozimé i jarní řepce. Důvodem je, že k selekci rezistence nedochází pouze při ošetření na jedno vývojové stadium, například u blýskáčka řepkového na dospělce, ale k selekci dochází u i ostatních vývojových stadií. V případě blýskáčka řepkového nastává selekce rezistence u larev při ošetření v době květu cílené na šešulové škůdce.

Výběr expeditivních cílů a jejich časový horizont plnění

Cíle ovlivňují politické a ekonomické faktory. Cíle mohou být podobné nebo odlišné pro farmáře, pesticidní korporace anebo státní dozorové orgány. Cíle a plány managementu mohu mít mnoho různých forem. Příkladem cíle může být zpomalení vývoje rezistence pro konkrétní druh škůdce pro následujících 20 generací oproti předchozímu období v jedné zemi.

Konkrétní příkladem může být zpomalení vývoje rezistence blýskáčka řepkového vůči pyretroidům v ČR po zavedení antirezistentní strategie ve srovnání s vývojem rezistence v severním Německu a Skandinávských zemích. Příkladem cílů systému řízení hmyzí rezistence pro farmáře je minimalizovat náklady na ochranná opatření a současně omezit způsobené škody. Pro každý cíl by měl být stanoven časový horizont plnění, obvykle rok plnění po zavedení opatření. K časovému horizontu je třeba provést vyhodnocení plnění cíle. Například vyhodnotit ekonomické náklady a přínosy opatření, jako je bilance nákladů a zisků u farmářů, u pesticidních korporací nebo dozorových orgánů.

Koordinace systému řízení hmyzí rezistence ve větším regionu pro delší časové období

Zahrnuje také přizpůsobení plánů systému řízení hmyzí rezistence místním sociálním a environmentálním podmínkám. Na jedné straně je nutná koordinace prováděných opatření u všech farmářů v regionu. Na druhé straně koordinace aktivit státního dozoru za podpory výzkumu podporovaného z veřejných zdrojů a aktivit distributorů pesticidů.

Například v Čechách i na Moravě vykazoval výskyt rezistence blýskáčka řepkového vůči pyretroidům v prvním desetiletí tohoto století významný gradient od severu, kdy směrem na jih frekvence rezistentních jedinců v populacích významně klesala. Zatímco v severních regionech bylo použití klasických pyretroidů neekonomické, v jižních regionech bylo ještě použití pyretroidů dostatečně účinné. Jedná se o příklad regionálně odlišného uplatňování systému řízení hmyzí rezistence. Zavedení řízení hmyzí rezistence by mělo být včas, dříve, než rezistence začne působit ekonomické škody.

Hodnocení ekonomiky strategie řízení hmyzí rezistence a používané metody monitorování

Hodnocení ekonomiky musí být přizpůsobeno použité strategii řízení hmyzí rezistence. Základní problém ekonomického hodnocení strategie řízení hmyzí rezistence, a také využívaného systému IOR je, že do hodnocení nejsou obvykle zahrnovány ekonomické ekvivalenty záporných externalit pesticidů, jejich environmentální zátěže na přírodní zdroje a biodiverzitu (označované jako ekosystémové služby). Záporné externality je možné stanovovat na úrovních strategií řízení hmyzí rezistence. Při jejich zahrnutí do ekonomického hodnocení významně ve většině případů vzrostou ekonomické přínosy uplatňované strategie řízení hmyzí rezistence anebo celého systému IOR, než když se nebere na záporné externality ohled.

Monitorovací programy mohou být velmi nákladné, pokud je výskyt rezistence velmi nízký. S rostoucí frekvencí výskytu rezistence se náklady na monitoring rezistence snižují. Ale po překročení kritické hodnoty výskytu rezistence v regionu, je další monitoring méně efektivní, zejména v případech, že používaná strategie řízení hmyzí rezistence je neúčinná a dochází v důsledku výskytu rezistence k ekonomicky závažným škodám. Monitorovací program se vyplatí v případech, když užitek překročí náklady na jeho provozování. Ekonomické hodnocení takové bilance je však velmi obtížné.

Předpověď rizik a potřeba implementace preventivních systémů řízení hmyzí rezistence

Strategie řízení hmyzí rezistence je možné členit také podle předpovědi rizik na strategie: (1) preventivní, (2) kurativní, (3) reaktivní. Nejúčinnější z pohledu praktické ochrany jsou preventivní strategie, nejméně účinné jsou strategie reaktivní.

Základem pro preventivní strategie jsou předpovědi podle modelů. Příkladem takových modelů jsou simulační modely pro předpověď rychlosti mikroevoluce ve výskytu rezistence vůči insekticidům. Takový simulační model předpovídal, že evoluce rezistence je pro monogeneticky podmíněnou dědičnost 2× rychlejší, než evoluce pro polygeneticky podmíněnou evoluci. Ale platnost takových modelů je omezená. Takový model už nepředpovídá, který z těchto typů dědičnosti se selektuje dříve. Například selekce rezistence blýskáčka řepkového vůči pyretroidům podmíněná metabolicky (předpokládá se, že je děděná polygenně) se selektovala napříč západní a střední Evropou přes 20 let intenzivního používání pyretroidů. Naproti tomu k rezistenci blýskáčka řepkového vůči pyretroidům typu kdr došlo nejprve v zemích severní Evropy během méně než 10 let u populací blýskáčka řepkového, u kterých se již metabolicky podmíněná rezistence vyskytovala. V posledním období je stále více poznatků, že dva nebo více mechanizmů rezistence se mohou vyvíjet v jedné populaci simultánně. Příkladem je současný výskyt metabolické rezistence a rezistence typu kdr vůči pyretroidům u severských populací blýskáčka řepkového. Také poznatky z Velké Británie ukazují, že v jedné populaci dřepčíka olejkového se mohou vyskytovat jak metabolicky podmíněná rezistence, tak rezistence typu kdr vůči pyretroidům.

Rozdíl mezi preventivními a kurativními strategiemi řízení hmyzí rezistence lze osvětlit na rezistenci obaleče jablečného k viru CpGV. Selekce rezistence obaleče jablečného vůči viru granulózy (CpGV) probíhala v regionech Německa a Francie při pěstování ovoce v ekologickém zemědělství při víceletém opakovaném ošetření převážně přípravky na bázi CpGV. Výskyt rezistentních populací obaleče jablečného vůči CpGV způsobil ekonomicky závažné škody a místně ohrozil pěstování jablek v ekologickém režimu. V postižených regionech byl pro kurativní strategii, v tomto případě ekonomicky účinnou použit pro ochranná opatření odlišný kmen viru CpGV, který byl účinný na rezistentní jedince obaleče jablečného vůči původně používanému kmenu CpGV. Naproti tomu v ČR mohla být pro obaleče jablečného použita preventivní strategie řízení hmyzí rezistence. Dříve než došlo k výskytu významné části populace obaleče jablečného rezistentní vůči používanému kmenu CpGV, byla navržena strategie střídání obou kmenů viru CpGV k oddálení nástupu rezistence.

Antirezistentní strategie

Antirezistentní strategie je soubor opatření vedoucí ke snížení rizika vzniku rezistence u škůdců.

Základním principem je střídání přípravků s různým mechanizmem účinku. Maximální počet aplikací téže účinné látky nebo látek ze stejné skupiny účinných látek je 2× za sezonu nebo pouze 1× za sezonu.

Dále je třeba ošetřovat v optimálním termínu, stanoveném podle výskytu vývojového stadia škůdce a fenologie plodiny a při potvrzení stupně výskytu škůdce, který překročil práh škodlivosti. Snížení frekvence aplikace zoocidů lze na základě pravidelného monitoringu škůdců anebo spojováním aplikací proti více škůdcům, podporou výskytu přirozených nepřátel a používáním selektivních přípravků. Důležité je rovněž dodržení teplotních podmínek pro aplikaci zoocidů, neaplikovat bezprostředně po dešti nebo před deštěm, při větru, velké termice atd.

Povinnost uplatňovat antirezistentní strategie vychází jako jedna z 8 zásad integrované ochrany rostlin ze zákona o rostlinolékařské péči (zákon č. 326/2004 Sb.) a je formulována ve vyhlášce č. 205/2009 Sb. „Pokud je známé riziko rezistence vůči určitému opatření a pokud početnost škodlivých organizmů vyžaduje opakované ošetření plodin pesticidy, pak je nutné uplatňovat systémy pro zabránění nebo oddálení vzniku rezistence škodlivého organizmu vůči pesticidu.“ Využívání antirezistentních strategií se doporučuje u všech škodlivých organizmů, pro které je rezistence v ČR prokázána nebo pro které je vysoké riziko vzniku rezistence vůči pesticidům.

Autor: Prof. RNDr. Ing. František Kocourek, CSc.; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i

Příspěvek byl zpracován v rámci řešení projektu č. QK1820081.

foto: P. Talich