Укр
Агрохімія
Синтетичні засоби захисту як аналоги природних речовин біопрепаратів. Біологічні інсектициди
07:19 • Сьогодні
73
Спори і кристали бактерії Bacillus thuringiensіs (DOI: 10.1016/j.bjm.2016.04.011).
Інсектицидні бактеріальні препарати
У біологічному захисті рослин використовують інсектицидні бактеріальні препарати і бактеріальні препарати фунгіцидної та бактерицидної дії. Нині промисловим шляхом випускають інсектицидні бактеріальні препарати фактично лише на основі різних варіантів кристалоутворювальної бактерії Bacillus thuringiensіs. Зараз відомо понад 30 варіантів або серотипів цієї бактерії. Ця бактерія широко використовуюється для виробництва біопрепаратів.
Паличкоподібна бактерія Bacillus thuringiensіs (скорочено Bt) має назву, яка походить від того факту, що її було виділено з борошняної молі в 1911 році, яку виявили на млину в Тюрінгії. Це ґрунтова бактерія, яка живе в «компанії» з корінням рослин і містить білковий кристал, токсичний для деяких комах. Токсини захищають коріння від пошкодження комахами. Гени, передані сільськогосподарським культурам, змушують рослини самостійно виробляти Bt-токсини. Вони смертельно діють на личинки комах рядів жуків, метеликів і двокрилих (комарів і мух). Після поїдання личинками він вивільняється в їх кишечник і розгортає свою смертельну дію. Однак у рослинах і хребетних, таких як люди, бактерія неефективна і повністю біологічно розкладається.
Бактерію Bacillus thuringiensіs використовують для біологічної боротьби зі шкідниками в сільському та лісовому господарствах, а також для боротьби з комахами-переносниками хвороб. Бактерія Bacillus thuringiensіs, яка активується лише всередині кишечника певних фітофагів, після попадання в організм блокує їхню трофічну активність. Завдяки такому механізму дії вона виявляється абсолютно нешкідливою для інших комах, тварин і людини (ефективна лише на стадії личинок деяких шкідливих комах). Бактерія абсолютно безпечна для навколишнього середовища, оскільки не виділяє жодних шкідливих або отруйних залишків. Завдяки цій унікальності вона здійснює цілеспрямовану і абсолютно вибіркову дію, не впливаючи на бджіл та інших корисних комах (запилювачів, хижаків).
Важливо знати, що Bacillus thuringiensіs діє тільки на личинок. Тому препарат слід використовувати лише для ювенільних форм шкідливих комах, оскільки він не здатний здійснювати жодної дії на їхню дорослу форму. Саме тому у разі застосування препаратів на основі Bt моніторинг є фундаментальним процесом, який відбувається шляхом перевірки цілісності листя (яке може бути пошкоджено через проковтування личинкою) та нижньої частини через наявність яєць. Спостереження також можна проводити за допомогою спеціальних пасток. Препаратами на основі Bacillus thuringiensis у вигляді рідини слід обприскувати надземну частину рослин, стежачи за тим, щоб усі поверхні рослини були повністю та рівномірно змочені, коли личинки перебувають на ранніх стадіях розвитку.
Спори Bacillus thuringiensіs утворюються після інтенсивного росту вегетативних клітин. Яйцеподібна ендоcпора формується з одного кінця, а на протилежному боці клітини утворюється білковий кристал. У різних підвидів бактерій кристали відрізняються формою і розмірам. У бактерій підвиду Кurstaki кристали біпірамідальної форми, Іsraelensis – округлі, а Тenebrionis – квадратні у вигляді восьмигранника.
У кишечнику живителя спори проростають і утворюють вегетативні бактеріальні клітини, які проникають у порожнину тіла, розмножуються та руйнують тканини. Спори термостійкі, витримують температуру до 100 °С протягом кількох годин, але 5 %-ний розчин формальдегіду інактивує спори і токсини за 5 хв.
Вірулентність бактерій групи В. thuringiensis Berliner визначається токсинами, які містяться в бактеріальній клітині або культуральному середовищі. Вони продукують ендотоксини та екзотоксини трьох типів.
Альфа-екзотоксин ензимної природи продукується клітинами, які ростуть, і сприяє проникненню бактерій у порожнину тіла живителя. Бета-екзотоксин (термостабільний екзотоксин) нуклеотидної природи, накопичується в культуральній рідині. Він термостабільний, витримує автоклавування за 120 °С протягом 15 хв. Продукується бета-екзотоксин штамами деяких серотипів, які різняться рядом властивостей, зокрема чутливістю до антибіотиків, вмістом токсину та ін. У дуже малих дозах викликає загибель личинок комах з рядів лускокрилих, двокрилих, жуків і прямокрилих. Вважають, що токсин може порушувати гормональні процеси, які регулюють метаморфоз та линяння.
Гамма-екзотоксин вивчено недостатньо. Існує думка, що він являє собою фермент або групу ферментів, які належать до фосфоліпаз.
Дельта-ендотоксин міститься в кристалічному параспоральному тілі. Кристали утворюються в бактеріальній клітині під час формування спори з амінокислот під час розпаду вегетативної клітини.
У різних країнах налічують десятки препаратів на основі Bacillus thuringiensіs, що умовно ділять на три групи. До першої групи належать біопрепарати типу лепідоциду, що містять як активну основу спори бактерії і кристали ендотоксину. Сюди входять Ентобактерин, Дендробацилін, Біп, Інсектин, Гомелін, Лепідоцид, Біолеп (Лепідоцид БТУ) та ін.
Крім перелічених ендотоксиномісних препаратів на основі Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki і Bacillus thuringiensis subsp. thuringiensis, ефективних проти лускокрилих комах на овочевих культурах, в плодово-ягідних насадженнях та інших культурах, останнім часом створено препарати, наприклад Децимід, Новодор, Колорадо, активні проти личинок твердокрилих, у тому числі колорадського жука. Створення таких препаратів стало можливим після виділення нового підвиду Bacillus thuringiensis subsp. tenebrionis, що продукує кристалічний ендотоксин зі специфічною інсектицидною активністю.
Друга група препаратів разом зі спорами та кристалами ендотоксину Bacillus thuringiensis subsp. thuringiensis містить і термостабільний екзотоксин. До цих бактеріальних препаратів належать препарати Бітоксибацилін, Колорадоцид, Бікол, Актоверм формула.
Завдяки тому, що в препараті Бітоксибацилін містяться токсини двох типів, він більш ефективний проти листогризучих гусениць, ніж описані вище препарати. Зокрема, Бітоксибацилін ефективний проти личинок колорадського жука, гусениць бавовникової совки, карадрини, люцернового довгоносика, капустяної мухи, павутинного кліща та інших шкідників. Екзотоксин виявляє також овіцидну дію, тому обробка ним яйцекладок колорадського жука, кільчастого шовкопряда приводить до загибелі личинок, що виплоджуються з яєць. Комахи під дією препарату часто гинуть під час заляльковування. Характерною рисою дії бітоксибациліну є порушення метаморфозу, що проявляється в утворенні великої кількості незвичайних особин, зниженні життєздатності і плодючості комах. Препарат малотоксичний для людини і теплокровних тварин, безпечний для ентомофагів та бджіл. Строк очікування – одна доба.
Препарати, що входять до третьої групи містять лише очищені токсини. Зокрема, до цієї групи належить препарат Турингін, який виготовляють на основі Bacillus thuringiensis subsp. thuringiensis, штами 5072 та 4067. Існують дві препаративні форми препарату: Турингін-1, рідкий, містить 0,8 %, та Турингін-2, водний розчин, який вмішує 10 % термостабільного екзотоксину. Препарати рекомендовані до застосування проти павутинного кліща на овочевих і декоративних культурах (турингін-1) і проти колорадського жука на картоплі (турингін-2) — 0,2–0,4 кг/га.
Препарат Сезар на основі бактерії Pseudomonas auerofaciens, штам B-306, проявляє контактну і кишкову дію. Проникаючи в організм шкідника спричиняє параліч, шкідник перестає живитись і через 2–3 доби гине. Ефективний проти листогризучих і сисних шкідників, у тому числі і проти кліщів. Рекомендують до застосування проти комплексу шкідників на зернових культурах і способом обприскування рослин у період вегетації з нормою витрати 4–6 л/га.
Препарат Фабіліс на основі бактерії Bacillus pumilus (штам BU F-33) рекомендують до застосування проти комплексу шкідників на зернових культурах і озимому ріпаці способом передпосівної обробки насіння з нормою витрати: кукурудза – 2,5 л/т, зернові культури, ріпак – 1,6 л/т.
Бактеріальні препарати проти гризунів
Для регулювання чисельності шкідливих гризунів (полівок, мишей, щурів) на основі бактерії Salmonella еnteritidis Gaer. використовують препарат Бактороденцид. Виробничими штамами при цьому є так звані культури Ісаченко (S. enteritidis var. Issatchenko), Мережковського (S. enteritidis var. Mereschkovski), які викликають мишачий тиф у цієї групи гризунів.
Таблиця. Біологічні інсектициди
|
Назва препарату |
Компанія виробник |
Мікроорганізм |
Титр |
Примітки (період внесення) |
|
Лепідоцид |
БТУ |
бактерія Bacillus thuringiensis var. kurstaki |
1,0х10^9 КУО/см3 |
ранні строки розвитку шкідників |
|
Бітоксибацилін |
БТУ |
бактерія Bacillus thuringiensis var. thuringiensis |
1,0х10^9 КУО/см3 |
в період вегетації шкідників |
|
Актоверм |
БТУ |
Аверсектин С (0,2 %) гриб Streptomyces avermitilis |
х |
в період вегетації за наявності шкідників |
|
Актарофіт |
Ензим |
Аверсектин С (0,2 %) гриб Streptomyces avermitilis |
х |
по мірі появи шкідників |
|
Колорадоцид |
Ензим |
бактерія Bacillus thuringiensis var. thuringiensis |
1,0х10^9 КУО/см3 |
ранні строки розвитку шкідників |
|
Ентоцид |
Ензим |
гриби Metarhizium spp, Beauveria spp, Lecanicillium spp, Paecilomyces spp. |
2,0х10^8 КУО/см3 |
восени або весною під обробітки грунту |
|
Нематофагін-М |
ТОВ "Центр Біотехніка" |
гриб Arthrobotrys oligospora |
2,0х10^6 КУО/см3 |
внесення перед посівом |
|
Бітоксибациллін-М |
ТОВ "Центр Біотехніка" |
бактерія Bacillus thuringiensis var. thuringiensis |
1,0х10^9 КУО/см3 |
в період вегетації шкідників |
|
Боверин-М |
ТОВ "Центр Біотехніка" |
гриб Beauveria bassiana |
3,0х10^9 КУО/см3 |
в період вегетації рослин та для боротьби з грунтовими шкідниками |
|
Метаризин-М |
ТОВ "Центр Біотехніка" |
гриб Metarhizium anisopliae |
2,0х10^9 КУО/см3 |
восени або весною під обробітки грунту |
|
Лепідоцид-M |
ТОВ "Центр Біотехніка" |
бактерія Bacillus thuringiensis var. kurstaki |
1,0х10^9 КУО/см3 |
в період вегетації шкідників |
|
Вертицилін-М |
ТОВ "Центр Біотехніка" |
гриб Verticillium lecani |
2,0х10^9 КУО/см3 |
в період вегетації рослин |
|
БіоАрсенал |
Mycogold |
азотфіксуючі бактерії Azospirillum spp., Azotobacter spp., гриби Beauveria bassiana var. MG302(DB-1), Beauveria bassiana var. MG301(GHA) |
2,0х10^10 КУО/см3 |
восени або весною під обробітки грунту |
|
Боверін |
Cherkasy Biozahyst |
гриб Beauveria bassiana |
х |
в період вегетації рослин |
|
Метаризин |
Cherkasy Biozahyst |
гриб Metarhizium anisopliae |
х |
восени або весною під обробітки грунту |
|
Бітоксібацилін-Біо |
Cherkasy Biozahyst |
бактерія Bacillus thuringiensis var. thuringiensis |
3,0х10^9 КУО/см3 |
в період вегетації рослин |
|
Нематофагін-Біо |
Cherkasy Biozahyst |
гриб Arthrobotrys oligospora |
х |
внесення перед посівом, під час вегетації |
|
Вертицилін |
Cherkasy Biozahyst |
гриб Verticillium lecani |
х |
в період вегетації рослин |
|
Биослип-МГ |
Органик Сервис (Узбекистан) |
гриб Metarhizium anisopliae |
1,0х10^8 КУО/см3 |
внесення перед посівом, після посіву, під час вегетації |
|
Биослип-ВТ |
Органик Сервис (Узбекистан) |
бактерія Bacillus thuringiensis var. thuringiensis |
1,0х10^11 КУО/г |
в період вегетації рослин |
|
Биослип-ПВ |
Органик Сервис (Узбекистан) |
гриб Beauveria bassiana |
1,0х10^8 КУО/см3 |
внесення перед посівом, під час вегетації |
|
Metaran |
Bioquirama (Колумбія) |
гриб Metarhizium anisopliae |
1,0х10^12 спор/см3 |
внесення перед посівом, після посіву, під час вегетації |
|
ACTIBAS S.C. |
Bioquirama (Колумбія) |
гриб Beauveria bassiana |
1,0х10^12 спор/см3 |
в період вегетації рослин |
|
BIOFUM S.C. |
Bioquirama (Колумбія) |
гриб Isaria fumosorosea |
1,0х10^12 спор/см3 |
в період вегетації рослин |
|
BIOLEC S.C. |
Bioquirama (Колумбія) |
гриб Verticillium lecani |
1,0х10^12 спор/см3 |
в період вегетації рослин |
|
BTK |
Bioquirama (Колумбія) |
бактерія Bacillus thuringiensis var. kurstaki |
1,0х10^8 КУО/см3 |
в період вегетації рослин |
Грибні інсектицидні препарати
З грибів у біолабораторіях виготовляють цілу низку грибних препаратів і для захисту рослин від шкідників — Боверин, Метаризин, Пециломін, Коніотиріум, Ашерсонію, Вертицилін, Ентомофторин тощо, і проти фітопатогенів — Ампеломіцин, Триходермін та ін.
Препарат Боверин виготовляють на основі ентомопатогенного гриба Beauveria bassiana, який викликає у багатьох видів комах хворобу – білу мюскардину. Боверин діє на комах контактно та перорально (через ротовий отвір). Рекомендовано до застосування способом обприскування рослин: на картоплі, помідорі, баклажані проти колорадського жука — 2–3 кг/га; на огірках і помідорах у закритому ґрунті проти тепличної білокрилки, тютюнового трипса — 4–8 кг/га.
Мікробіологічний препарат Метаризин (Ентоцид) на основі гриба Metarhizium anisopliae Sorokin працює проти шкідників, які живуть у ґрунті (дротяники, несправжні дротяники, личинки хрущів, колорадський жук тощо), а також різних видів трипсів, зокрема, західного квіткового (Frankliniella occidentalis) і пасльонового мінера (Liriomyza bryoniae). Усередині тіла комах розмноження гриба відбувається за допомогою гонідій, які в діаметрі сягають до 16 мкм. Проти ґрунтових шкідників препарат вносять у ґрунт навесні або восени шляхом поливу чи обприскування 5 % суспензією.
Активною основою препарату АгроМар mtz (Метаризин) є ентомопатогенний гриб Metarhizium anisopliae, який проростаює в порожнину тіла комах-шкідників і, виділяючи токсини, викликає їхню загибель. Препарат рекомендовано для захисту рослин від ґрунтових шкідників (личинок хрущів, вовчка, дротяників, совок, колорадського жука тощо). «АгроМар» mtz вносять у ґрунт способом обприскування, з поливною водою, у комплексі з добривами. Норма витрати – 5 л/га. Застосування препарату дозволяє різко зменшити, а часто повністю відмовитись від використання хімічних препаратів. Ефект після застосування триває декілька років.
Комбінований інсектицидний препарат Метавайт-Плюс на основі ентомопатогенних грибів Metarhizium anisopliae та Beauveria bassiana, міцелій яких здатний проникати через шкірні покриви грунтових шкідників, уражуючи жирову тканину та кишковий тракт, де вони розкладають хітин і утворюють ватний наріст міцелію на тілі шкідників, викликаючи порушення усіх функцій організму. Завдяки вмісту у своєму складі спор, ендо- та екзотоксинів, що продукує бактерія Bacillus thurіngіensіs, препарат викликає порушення функції кишечнику, параліч нервової системи, м’язової тканини та органів дихання. Рекомендований для захисту рослин від ґрунтових шкідників, а саме: імаго та личинок травневого хруща, оленки волохатої, вовчка звичайного, личинок коваликів, гусениць совок тощо. Застосовують препарат шляхом внесення в ґрунт (основний обробіток ґрунту, культивація, перед боронуванням) або внесення в рядок (фертигація), яке проводять аплікатором під час сівби чи через систему краплинного зрошення в період вегетації рослин.
Препарат Вертицилін на основі гриба Verticillium (Cephalosporium) lecanii (Zimm) Viegas уражує тепличну білокрилку, деякі види попелиць і трипсів. Зараз на його основі виробляють препарат вертицилін зерновий. На основі спеціальних штамів гриба Verticilliutn lecanii виготовляють препарати Мікотал — проти оранжерейної білокрилки і Верталек — для регулювання чисельності попелиць у теплицях.
Препарат Ашерсонія на основі інтродукованого із тропічних лісів гриба Aschersonia placenta Berk. et Br. уражує личинок білокрилок (цитрусової і тепличної) II і ІІІ віків. Гриб заповнює тіло личинок щільною масою міцелію. Застосовують шляхом обприскування рослин спорово-міцеліальною суспензією з титром не менше 5·107 спор/мл.
Комплексний біологічний препарат Агріінсекта на основі ентомопатогенних мікроміцетів і бактерій: гриби – Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae; бактерії – Bacillus thuringiensis, Streptomyces avermitilis. Ефективний біоінсектицид з контактною, шлунковою та системною дією, дає змогу контролювати широкий спектр шкідників. Рекомендовано для застосування на всіх сільськогосподарських культурах способом передпосівної обробки насіння з нормою витрати 0,5–3,0 л/т та обприскування рослин — 0,5–3,0 л/га. Є безпечним для ентомофагів та бджіл.
Біопрепарат Актофіт (Актоверм) четвертого покоління, активною основою якого є комплекс природних авермектинів (аверсектинів) груп B1 і B2, що продукуються корисним ґрунтовим грибом Streptomyces avermitilis. Це сильні специфічні нейротоксини, які, проникаючи в організм комах кишковим або контактним шляхом, безповоротно вражають їх нервову систему. Унаслідок цього настає параліч та комахи гинуть. Має потужну овіцидну дію. Спектр пестицидної дії – інсектоакарицид кишково-контактної дії. Рекомендовано до застосування проти колорадського жука, попелиць, трипсів, біланів, совок, плодожерок, молей, листовійок, кліщів тощо на всіх культурах відкритого грунту з нормою витрати 1–2 л/га. Препарат токсичний для личинок та імаго. Проникаючи в організм шкідника, діє на нервову систему, викликаючи його параліч, через 1–3 дні шкідник гине. Тривалість захисної дії — 14 діб. Здатність авермектинів швидко розкладатися в навколишньому середовищі перешкоджає їхньому накопиченню в насінні, плодах, овочах і ґрунті. Тому препарат застосовують на овочевих і плодово-ягідних культурах за 48 год до збирання врожаю.
Сергій Хаблак, агроном, доктор біологічних наук, Інститут харчової біотехнології та геноміки
Читайте також
Інтерв'ю
Українські молочні ферми продовжують відчайдушно працювати в умовах війни, постійно стикаючись з новими виробничими викликами і величезними фінансовими труднощами. Багатьом із них доводиться або починати все спочатку, або перебудовувати ... Подробнее
Чи реально «запустити» земельну реформу вже за рік? Як держава має захистити власників паїв і аграріїв? Що чекає на них 2017 року? Чи вдасться подолати корупцію в державі? На ці
Статті
1
0
