К настоящему времени обрисовано более чем 90 видов бактерий, инфицирущих насекомых. Солидная их часть принадлежит к семействам Pseudomonadaceae, Enterobacteriaceae, Lactobacillaceae, Micrococcaceae, Bacillaceae.
Большая часть промышленных штаммов принадлежит к роду Bacillus, и главная масса препаратов (более чем 90 %) изготовлена на базе Bacillus thuringiensis(Bt), имеющих более чем 22 серотипов. Штаммы Bt применяют для борьбы с разными вредителями – гусеницами, комарами, мошкой.
В первый раз Bt была выделена в 1915 году Берлинером из больных гусениц мельничной огневки. Штаммы Bacillus thuringiensis, кроме образования спор, каковые при попадании вовнутрь насекомого приводят к септицемии, синтезируют кроме этого последовательность экзо- и эндотоксинов.
Первый токсин, идентифицированный у Bt, – a-экзотоксин (фосфолипаза С), есть продуктом растущих клеток; предполагают, что эффект данного токсина, летальный для насекомых, связан с распадом в тканях незаменимых фосфолипидов.
Второй токсин – b-экзотоксин, складывающийся из аденина, фосфора и рибозы. Предполагают, что его молекула является нуклеотидом , сложно связанный через глюкозу и рибозу с аллослизиевой кислотой, а его токсическое действие пребывает в прекращении синтеза насекомыми РНК.
Третий токсин – g-экзотоксин. Его действие и структура мало изучены; предполагают, что он относится к фосфолипидам.
Четвертый токсин – кристаллический d-эндоксин, образуется в один момент со спорой и выделяется в среду. Интактные кристаллы нетоксичны, но при попадании в пищеварительный тракт насекомых под действием щелочных протеаз разрушаются с образованием действующего токсина. Кристаллические эндотоксины полипептидной структуры классифицированы в четыре группы: токсины, активные в отношении чешуекрылых (молекулярная масса 130–160 кД); активные в отношении чешуекрылых и двукрылых (70); активные в отношении к жесткокрылым (72 кД) и активные по отношению к личинкам двукрылых (складываются из нескольких активных белков молекулярной массы от 27 до 130 кД). Специфичность протеаз насекомых разных видов определяет отличие действия токсина. Не все насекомые владеют протеазами, талантливыми разрушать этот токсин, чем и определяется его избирательность.
Препараты на базе Bt относятся к токсинам кишечного действия. Обычными последствиями их действия являются паралич кишечника, прекращение питания, развитие неспециализированного паралича и смерть насекомого. Кристаллы варьируют между разными серотипами и изолятами Bt и владеют широким спектром активности против разных насекомых.
Бактерии группы Bacillus thuringiensis действенны в отношении 400 видов насекомых, включая вредителей полей, леса, садов и виноградников; громаднейший эффект от применения данных препаратов приобретают при борьбе с листогрызущими вредителями. Известно более 100 штаммов Bt, объединенных в 30 групп по серологическим и химическим показателям. Микробиологическая индустрия многих государств производит разные препараты на базе Bt, талантливых образовывать споры, токсические вещества и кристаллы в ходе роста.
Разработка получения биопестицидов на базе энтомопатогенных бактерий представляет собой обычный пример периодической гомогенной аэробной глубинной культуры, реализующейся в строго стерильных и контролируемых условиях.
Цель процесса – получение большого урожая бактерий и накопление токсина. Базу питательной среды образовывает дрожжеполисахаридная смесь и пеногаситель (кашалотовый жир). Продолжительность ферментации при 28–30 °С в аэрации и режиме перемешивания (0.2 л О2/л среды?мин.) 35–40 ч до накопления в культуральной жидкости 5–10 % свободных спор и кристаллов от общего их количества (при титре культуры не меньше 1 млрд спор в 1 мл). Потом споры и кристаллы отделяются в ходе сепарирования и обезвоживаются.
Товарная форма препарата – сухой порошок, и стабилизированная паста. Выход пасты при влажности 85 % и титре около 20 млрд спор/г – около 100 г/м3 культуральной жидкости. Стабилизация пасты осуществляется смешиванием ее с карбоксиметилцеллюлозой, владеющей высокой сорбционной емкостью.
Споры и кристаллы в следствии стабилизации образуют трехмерную сетчатую структуру, в которую равномерно попадает консервант, снабжая долгую сохранность препарата. На базе пасты в ходе высушивания в распылительной сушилке приобретают сухой продукт с остаточной влажностью не выше 10 % и с титром 100–150 млрд спор/г. Препарат усредняется и стабилизируется каолином. Готовый сухой продукт содержит до 30 млрд спор/г.
Первый отечественный препарат взят на базе Bac. thuringiensis var. dalleriae – энтобактерин. Препарат выпускается в виде сухого порошка с содержанием спор и кристаллов эндотоксина по 30 млрд/г, пасты с наполнителем, и жидкости в смеси с прилипателем.
Действен против чешуекрылых насекомых (капустной белянки, капустной моли, лугового мотылька, пяденицы, шелкопряда, боярышницы и др.). Используют препарат методом опрыскивания растений суспензией из расчета 1–3 кг/га для овощных и 3–5 кг/га – для садовых культур с применением наземных и авиационных опрыскивателей.
Оптимальные условия окружающей среды для применения энтобактерина – диапазон температур и отсутствие осадков 18–32 °С. Препарат кишечного действия, при поедании гусеницами вместе с листовой зеленью по окончании попадания в желудочно-кишечный тракт насекомого вызывает общую интоксикацию и после этого полный паралич. Главная масса насекомых гибнет в течение 2–10 дней; при необходимости выполняют повторную обработку при сокращении дозы в 2 раза. Использование энтобактерина повышает урожайность овощных садовых культур и культур на 50 и 5 ц/га соответственно.
Дендробациллин есть препаратом для защиты леса от сибирского шелкопряда на базе Bac. thuringiensis var. dendrolimus. Бактерия была выделена из гусениц сибирского шелкопряда – вредителя хвойных лесов. Данный препарат кроме этого действен для защиты овощных, плодовых и технических культур от различных насекомых (совок, белянок, молей, пядениц и др.). Препарат не токсичен для нужной энтомофауны, исключение составляют тутовый и дубовый шелкопряд, используется и действует подобно энтобактерину.
Инсектин – по действию подобен дендробациллину, рекомендован для борьбы, в основном, с сибирским шелкопрядом. Взят на базе Bac. thuringiensis var. insectus.
БИП – биологический инсектицидный препарат, изготавливается в виде пасты и сухого порошка на базе Bac. thuringiensis var. Darmstadiensis, действен против вредителей плодовых (от яблочной и плодовой молей, пядениц, листоверток, шелкопрядов) и овощных культур (белянок, молей).
Бактулоцид – бактерия, на базе которой выпускается этот препарат, выделена из водоема и отнесена к группе Bt H14, так как ей присвоен 14-й серотип. Бактулоцид выпускается в виде сухого порошка с титром спор около 90 млрд./г и содержит такое же количество кристаллов. Используется в жидком виде разбрызгиванием по поверхности водоема. Доза в зависимости от вида и характера водоёма комаров варьирует от 0.5 до 3.0 кг/га водной поверхности. Кристаллический эндотоксин бактулоцида высоко токсичен для личинок комаров и мошек, но совсем надёжен для других насекомых и гидробионтов, обитающих в одном водоеме с комарами. Продуцент данного эндотоксина привлек интерес ученых многих государств.
За границей подобные препараты («Текнар», «Скитал», «Виктобак», «Бактимос») для противодействия комарам и мошкой производят на базе бактерии Bacillus israelensis штамм Bt H14, которая продуцирует этот эндоксин. Самый действенны отечественный «Бактулоцид» и французский «Бактимос».
Серия препаратов, по действию подобная энтобактерину, («Дипел», «Виобит», «Бактоспейн»), изготавливается на базе 3А3В в виде порошков и жидкостей и используется посредством распылительных и разбрызгивающих устройств, приводя к массовой гибели гусениц. В Чехии создают препарат «Батурин-82» с применением глубинной культуры Bt. var. kurstaki, действенный против разных вредителей овощных, лесов и зерновых культур. В Соединенных Штатах начат выпуск препарата «Фоил» на базе конъюгатов двух штаммов Bt, для противодействия гусеницам овощных культур и ряд других действенных препаратов.
Широкая разработка новых препаратов на базе Bt интенсивно проводится во многих государствах. Поиск осложняется нестабильностью и лизогенией штаммов-продуцентов. Сейчас мало изучены вопросы контагиозности энтомопатогенных возможности и бактерий эпизоотологического метода их применения.
клонирование и Соединение белков из разных энтомопатогенных штаммов разрешило взять рекомбинантные штаммы с расширенным спектром активности. Обрисованы новые штаммы с активностью против дополнительных насекомых (к примеру, жесткокрылых). Компания «Сандоз» удачно совершила полевые опробования нового продукта «Джавелин», взятого на базе NRD-12, штамма 3А3В, исходно активного против непарного шелкопряда. Препарат действен против вредителей овощных культур, и культур хлопчатника. Генноинженерными способами в Соединенных Штатах создан эндофит Calvibacter xylicynodontis, модифицированный экспрессией гена токсина Bt. Препарат «Инсайд» вводится в семена кукурузы, по окончании их прорастания бактерии размножаются в сосудистой совокупности растения, продуцируя биоинсектицид; действен против мотылька кукурузного. Компания «Микоген» производит на рынок генноинженерный препарат на базе токсина Bt. var. san diego, экспрессированного в бактерии Ps. fluorescens, препарат может использоваться для защиты от долгоносика картофеля и колорадского жука, баклажан, томатов; его цена близка к цене химических пестицидов, эффективность действия – более чем 90 %.
Новейшие биотехнологические способы возможно помогут увеличению эффективности бактериальных препаратов в следствии трансформации плазмид в бактериях, осуществляющих контроль синтез белка. Производство аспорогенных штаммов может упростить разработку ферментации и снизить цена препаратов. Вероятно получение биоинсектицидов с более специфичными мишенями.
Что такое бактериальные удобрения?
