Получение биопрепаратов для защиты растений

      Комментарии к записи Получение биопрепаратов для защиты растений отключены

Убытки сельского и лесного хозяйства от насекомых-вредителей ежегодно исчисляются в мире в 100 млрд дол. Развившаяся у них устойчивость к ядохимикатам привела к необходимости поиска новых эффективных средств борьбы. Оказалось перспективным использование собственных природных патогенов — микроорганизмов, вызывающих гибель насекомых-вредителей в их природных условиях. В настоящее время в различных странах мира производят более 30 микробиологических энтомопатогенных препаратов. Они характеризуются высокой специфичностью поражения определенных видов насекомых и практически полной безвредностью для человека, теплокровных животных, птиц и полезных насекомых.

Энтомопатогенные препараты, получаемые на основе микроорганизмов, выделенных в естественных условиях и внесенных туда вновь уже в виде микробных патогенов, не вызывают нежелательных изменений в биоценозах и не нарушают экологического состояния в регионе. Это делает их более перспективными по сравнению с традиционно используемыми химическими инсектицидами.

Все микробные патогены выпускают в виде смачивающихся порошков или паст, реже дустов, гранул, инкапсулированных порошков, стабилизированной эмульсии спор и кристаллов. При непосредственном применении различных форм препаратов предполагается использование различных добавок в виде растворителей, прилипателей, эмульгаторов, способствующих повышению их эффективности.

Создание бактериальных препаратов

Для защиты растений.

Работы по введению гена 5-эндотоксина

В геном растений

Среди всех промышлешго выпускаемых микробных патогенов бактериальные препараты получили наибольшее распространение. Их отличают высокая вирулентность по отношению к насекомому-вредителю, безопасность для окружающей флоры и фауны, достаточно высокая скорость воздействия на вредителя и т. д. В мировой практике используются бактериальные эитомопатогеииые препараты для борьбы более чем со 160 видами вредных насекомых.

Из всех эитомопатогенных бактерий наиболее полно исследована с точки зрения применения грамположительиая бактерия Вас. thuringiensis, которая помимо образования спор, вызывающих септицемию насекомого при попадании внутрь его тела, в ходе культивирования продуцирует ряд токсичных соединений, повышающих эффективность приготовленных на ее основе препаратов. Среди таких токсинов наиболее часто используется б-эидотоксин. Чтобы насекомое погибло, кристаллы этого вещества должны попасть в его организм. После их поглощения гусеницы прекращают питаться. При некоторых индивидуальных различиях насекомых первичным местом действия 6-токсииа всегда является средний отдел кишечника. В зависимости от реакции на кристаллы все насекомые делятся на три группы, для которых характерны: 1) общий паралич; 2) паралич среднего отдела кишечника; 3) невосприимчивость к кристаллам, а реакция на весь препарат в целом. Большинство их относится к третьей группе: они погибают не от эндотоксина, а в результате прорастания спор и последующего размножения бактерий, приводящего к септицемии.

Способность Вас, thuringiensis образовывать различные токсические продукты, споры, кристаллы используется в промышленности при производстве на основе этого микроорганизма широкого круга различных эитомопатогенных препаратов. Рассмотрим некоторые из них. Энтобактерин на основе Вас. thuringiensis var. galleriae выпускается в виде порошка, жидкости в смеси с прилипателем и в виде пасты. Инсектин вырабатывается на основе спор и кристаллов Вас. thuringiensis var. insectus. Алестин получают из спор и кристаллов Вас. thuringiensis var. alesti в виде порошка или стабилизированной пасты. Экзотоксин содержит культуральиую жидкость Вас. thuringiensis var. insectus, имеет вид порошка, содержащего 3,3 % экзотоксина. Токсобактерин производится на основе спор, кристаллов и экзотоксина Вас. thuringiensis var insectus, выпускается в виде смачивающегося порошка в смеси с прилипателем, содержит в 1 г 30 млрд спор и кристаллов и 0,025 г экзотоксина. Дендробациллин включает споры и кристаллы Вас. thuringiensis var. dendrolimus, употребляется в виде смачивающегося порошка, содержащего не менее 30 млрд спор в 1 г.

Битоксибациллин, или БТБ-202, готовится на основе спор и метаболитов Вас. thuringiensis var. thuringiensis в виде порошка, содержащего в 1 г препарата 30 млрд спор и кристаллов.

Промышленное производство энтомопатогенных бактерий.Оно

предполагает глубинное культивирование с целью получения максимального титра клеток в культуральной жидкости и накопления токсина.

Все бактериальные энтомопатогеиные препараты на основе Вас. thuringiensis производят по одной и той же технологической схеме. Ниже в качестве иллюстрации будет рассмотрена технология их получения на примере энтобактерина. Она включает все стадии, типичные для любого микробиологического производства, основанного на глубинном способе выделения микроорганизмов; выращивание посевного материала в лаборатории и в посевном аппарате, промышленное культивирование в ферментере, концентрирование культуральной жидкости, сушка, стандартизация и фасовка готового препарата.

В условиях предприятия производственный Вас. thuringiensis var. galleriae предварительно пересевают на мясопептонный агар и проверяют его на отсутствие свободного фага, продуктивность и вирулентность. Посевной материал получают стадийно: сначала выращивают культуру в конических колбах на 3 л. Полученным материалом, имеющим титр не менее 1,7 • 109 спор в 1 мл, в количестве 0,05 % от объема среды засевают посевной аппарат и проводят культивирование при объемной аэрации 0,2 л воздуха на 1 л среды в 1 мин. Посевной материал с тем же титром спор в количестве 0,0012 % от объема среды основного аппарата передают в ферментер. Температуру культивирования на всех стадиях выращивания поддерживают постоянной (28 — 30 °С). Продолжительность ферментации в посевном аппарате и производственном ферментере составляет 35 — 40 ч. Остальные ее параметры остаются теми же, что и при непроизводственном получении этих бактерий.

Процесс культивирования заканчивают при степени споруляции культуры 90 — 95 % и титре спор не менее 109 в 1 мл. Готовую культуральную жидкость перекачивают в отдельный простерилизо-ванный сборник, подкисляют до рН 6,0 — 6,2 и подвергают сепарации, в результате которой получают пасту влажностью 85 % с выходом около 100 кг в 1 м^ жидкости и титром порядка 20 • 109 спор в 1 г. Ее сосредоточивают в отдельной емкости, а фугат при необходимости можно еще один или два раза употребить для приготовления питательной среды.

Подготовленную таким образом и отвечающую всем требованиям пасту направляют на получение готового препарата энтобактерина. Конечным продуктом производства может быть либо смачивающий порошок, либо стабилизированная паста. Первый получают путем предварительного увлажнения пасты с последующим высушиванием на распылительной сушилке до остаточной влажности 10 % и смешепи-

ем (стандартизацией) с каолином до титра 30 • 109 спор в 1 г (готовый препарат фасуют по 20 кг в 4-слойиые крафт-мешки с полиэтиленовым вкладышем и маркируют). Стабилизированную пасту вырабатывают путем внесения в нее карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), которая сорбирует белковые кристаллы и споры, заряжая их отрицательно, что способствует более равномерному распределению активного начала по всему объему пасты и позволяет консервантам с одинаковой плотностью распределиться между частицами. Последнее значительно увеличивает срок хранения препарата. Готовый продукт в этом варианте представляет собой вязкую жидкость кремового или светло-серого цвета, однородную по составу, не распыляющуюся и не замерзающую при храпении, без запаха, не подвергающуюся гниению или брожению.

Препарат предназначен для борьбы с насекомыми-вредителями садовых, огородных и парковых растений. Эффективен в борьбе с более чем 60 их видами. Применяют его в виде водной эмульсии путем опрыскивания растений в период активного питания вредителя. Если эта процедура производится в неблагоприятных погодных условиях (дождь, низкая температура, повышенная солнечная радиация), то концентрацию препарата удваивают. Чем выше температура в момент применения и в последующие двое суток, тем выше эффективность энтобактерииа и тем скорее наступает гибель насекомых. Как правило, основная масса вредителей погибает в течение 2 — 10 дней. На опрыскивание 1 га овощных культур расходуют 1 — 3 кг препарата, садовых — 3 — 5 кг, прибавка урожая от применения энтобактерииа соответственно достигает 50 и 5 ц с 1 га.

В биотехнологическом центре Мопсантопроводятся генно-инженерные работы по выяснению возможности расширения спектра насекомых, поражаемых токсином Вас. thuringiensis, а также его введения непосредственно в растения. Был получен трапсгеиный табак, способный синтезировать токсин этой бактерии в форме химерного белка. Конструкция содержала токсикогенную часть исходного гена, начиная с кодоиа 29 по 607-й, состыкованную по С-концу с геном каиамицин-устойчивости. Такой белок обладал и полной токсикогенностыо, и способностью придавать бактериальным растительным клеткам устойчивость к каиамицииу, что успешно использовалось в процессе селекции нужных клонов. При этом транскрипция мРНК химерного токсина в 5 — 10 раз превышала экспрессию исходного токсииового гена в трансформированных клетках растений.

Дополнительные материалы:

Гуапсин — биопрепарат для защиты растений.


Похожие статьи: