Біопрепарати для захисту рослин

• Китайці використовували фараонових мурах для знищення шкідників у зерносховищах.
• За часів Аристотеля в період інтенсивного одомашнення бджіл і шовковичного шовкопряда людина стикалася з масовими захворюваннями цих комах.
• Цей період вважатимуться початком зародження мікробіологічних методів боротьби зі шкідниками.

І.І. Мечникову вдалося виділити

збудника хвороби хлібного жука – мускардиний гриб (Metarrisium anisopliae), і він рекомендував використовувати цю культуру для боротьби з жуком – шкідником злакових.

Вимоги до біопестицидів

• селективність і висока ефективність

дії,

• безпека для людини та корисних представників флори та фауни,
• тривала безпека та зручність застосування,
• добра змочуваність і прилипання.

Залежно від діючої речовини розрізняють бактеріальні, біологічні та хімічні препарати. � Бактеріальні створені на основі живих клітин та спор бактерій-антагоністів, які пригнічують збудників фузаріозного та вертицільозного в'янення, альтернаріозу, фітофторозу, борошнистої роси, парші. � Найбільшого поширення набули препарати Інтеграл, Фітоспорин, Бактофіт, Агат-25, Планріз, Фітолавін-300, Триходермін, Лепідоцид, Бікол, Бітоксібацилін, Боверін.

• ���� Мікробіологічні препарати мають таку дію: �1. Підвищують вміст агрономічно корисних мікроорганізмів у ґрунті;�2. Оздоровлюють ґрунт, оскільки стримують зростання фітопатогенів, збільшуючи число мікробів-антагоністів;�3. Поліпшують структуру ґрунту; �4. Сприяють покращенню мінерального живлення рослин; �5. Виділяють біологічно-активні речовини та стимулюють зростання рослин, підвищують імунітет рослин та врожайність; �6. Поліпшують якість плодів. �

Грибні препарати захисту рослин

Грибні препарати �Для виробництва грибних препаратів розроблено кілька рецептур поживних середовищ, на яких вирощуються сапрофітні ентомопатогенні гриби поверхневим або глибинним способом. Промислового виробництва грибних препаратів немає, у невеликому обсязі випускають їх біолабораторії та станції захисту рослин.

Найцікавіші та перспективні дві групи грибів:

ентомофторові - родина Entomophthoraceae

мускардинні гриби порядку Euascomycetes - Beauveria bassiana.

Боверин

Готують на основі гриба Beuveria bassiana, штам ТС 92 (бластоспори гриба). Титр не менше 2 млрд. спор/р. застосовують із сосущими шкідниками у закритому грунті. Норма витрати препарату 100 г/10 л води.

Мікосан�Діюча речовина «Мікосана», отримана з грибних клітин, проникає в клітини рослин та стимулює утворення в рослинах ферментів (хітиназ, хітозаназ та глюканази). Ці ферменти мають здатність руйнувати клітинні стінки фітопатогенних грибів. Завдяки цьому Мікосан забезпечує високу та тривалу захисну реакцію рослин від широкого спектру хвороб, підвищує стійкість рослин до екстремальних кліматичних умов.

Триходермін – біологічний препарат на основі гриба Trichoderma lignorum (різні штами).

• Найкращий антагоніст грибів-патогенів, що викликають захворювання рослин закритого та відкритого ґрунту, таких як різоктонія, альтернарія, ботритіс, фузаріум, пітіум, фітофтор, аскохіта, справжня та помилкова борошнисті роси, та багатьох інших збудників.
• Застосування Триходерміну при вирощуванні овочів починається з обробки насіння 2% розчином препарату за добу до висіву.

Бактеріальні препарати захисту рослин

• До теперішнього часу описано понад 90 видів бактерій, що інфікують комах. Більша частина належить до родин Pseudomonadaceae, Enterobacteriaceae, Lactobacillaceae, Micrococcaceae, Bacillaceae.

Bacillus thuringiensis

​

​

Bacillus popilliae.

У клітині, крім ендоспори (найяскравіша область у клітині), розташовується кристал токсину – Cry-білок – викликає параліч у комах і використовується як пестицид. Активний токсин прикріплюється до мембран епітелію середньої кишки комах, викликаючи зрівнювання концентрацій іонів зовні і всередині клітин, що призводить до порушення роботи травної системи личинки, поступово викликаючи голодну смерть. Зниження рН кишечника личинок необхідно для створення сприятливих умов для свого розвитку та розмноження у тілі господаря.

Bacillus thuringiensis

Схематическое изображение параспорального кристалла В. thuringiensis, состоящего из белкового протоксина Cryl. Каждая белковая субъединица имеет мол. массу 250 кДа и содержит два полипептида мол. массой 130 кДа каждый. Молекулярные массы определяли с помощью электрофореза в полиакриламидном геле; приведены округленные значения. Превращение протоксина (130 кДа) в активный токсин (68 кДа) происходит только в слабощелочных условиях (pH 7,5—8) в присутствии специфической протеиназы (протеиназ). Именно эти условия реализуются в кишечнике насекомого

• .

Вбудовування токсину В, thuringiensis в мембрану епітеліальної клітини кишечника комахи і утворення іонного каналу.

Виділення та фракціонування плазмід, одна з яких несе ген протоксину.

Клонування фрагмента гена токсину В. thuringiensis subsp. kurstaki під контролем промотору гена стійкості до тетрацикліну (pTet). З виділеного гена В. thuringiensis видаляють його власний промотор за допомогою рестриктаз RE1 та RE2. Отриманий фрагмент вбудовують у плазмідний вектор поряд з промотором pTet замість гена стійкості до тетрацикліну, видаленого за допомогою рестриктаз RE1 та RE2, і лігують за участю ДНК-лігази фага Т4

Розробка стійкої ГМО кукурудзи

• �

​

Отримання рекомбі-нантного штаму P. fluorescens, в хромосомну ДНК  якого вбудований ген токсину В. thuringiensis. Ген вбудовують у не здатний до вирізування транспозон Tn5, локалізований у плазміді. Таку конструкцію вводять у штам P.ßuorescens, що містить у своїй хромосомній ДНК транспозон Тn5 дикого типу. В результаті гомологічної рекомбінації не здатний до вирізування транспозон Тn5, що несе ген токсину В. thuringiensis, виявляється вбудованим у хромосому P. fluorescens.

Основу поживного середовища становить дріжджополісахаридна суміш і піногасник (кашалотовий жир).

Тривалість ферментації при 28–30°С у режимі перемішування та аерації (0.2 л О2/л середовища⋅хв.) становить 35–40 годин до накопичення в культуральній рідині 5–10 % вільних спор та кристалів від загального їх кількості (при титрі культури не менше 1 млрд. спор на 1 мл).

• Бітоксибацилін – спорово-кристалічний комплекс, заснований на культурі бактерії Bacillus thuringiensis sub.sp. thuringiensis, серотип l(H1). У препаратах крім спор та кристалів (ендотоксину) (1:1) міститься 0,8-1% екзотоксин.

​

Дендробацилін. Перший вітчизняний бактеріальний препарат призначається для боротьби з цільовим об'єктом – Сибірським шовкопрядом. Культура бактерії Bacillus thuringiensis sub.sp. dendrolimi; серотип 4а-4в (Н4а Н4в) була отримана професором Іркутського Державного Університету З.Р. Талалаєва в 1949 р. На заводах Главмікробіопрому з 1955р. готували сухий дрібнодисперсний біопрепарат із титром 30 млрд. спор в 1г.

Комерційні препарати токсину Bacillus thuringiensis

Діючою речовиною препарату є комплекс природних авермективів, що продукуються ґрунтовим мікроорганізмом Streptomyces avermilis. Авермектини - це природні високоспецифічні нейротоксини, які в мікродозах проникаючи в організм членистоногих шкідників кишковим або контактним шляхом, необоротно вражають їх нервову систему.�

Актофіт

​

Розробка технології та створення експериментального виробництва нових антимікробних препаратів на основі бактерій, бактеріоцинів та бактеріофагів

Біотехнологічний науково-навчальний центр �Одеського національного університету імені І.І. Мечникова

Розпочато реалізацію розробленої нової стратегії боротьби з фітопатогенними бактеріями, яка базується на використанні бактерій, їх бактеріоцинів і бактеріофагів та захисту рослин від бактеріозів рослин, що зумовлені інфекціями типу „бактеріальний рак”, „м’яка гниль” та „вілт”, збудниками яких є Agrobacterium tumеfaciens, Erwinia carotovora, Ralstonia solanacearum.

​

Отримано Премію Верховної ради та Премію НАНУ для молодих учених

Микосан�Действующее вещество «Микосана», полученное из грибных клеток, проникает в клетки растений и стимулирует образование в растениях ферментов (хитиназ, хитозаназ и глюканазы). Эти ферменты обладают способностью разрушать клеточные стенки фитопатогенных грибов. Благодаря этому Микосан обеспечивает высокую и продолжительную защитную реакцию растений от широкого спектра болезней, повышает устойчивость растений к экстремальным климатическим условиям.

Пухлини на тест-зразках контролю (а) та некрози на тест-зразках досліду (б)�

а) б)

Рис. 5. Пухлини на тест-зразках контролю (а) та некрози на тест-зразках досліду (б)

Відмінність загального стану рослин Kalanchoе daigremontiana контролю (зліва) та досліду (справа)

Біопрепарат проти шкідників їстівних та лікарських грибів.

Розроблено технологіч-ний регламент виробни-цтва біопрепарату.

​

Виготовлено дослідно-промислову партію інсек-тицидного біопрепарату проти грибного комарика.

​

Біопрепарат містить в 1 мл більше 2х10⁹ мікробних клітин та 10⁸ спор.

​

Інсектицидна активність біопрепарату до личинок шкідників їстівних та лікарських грибів - до 89%.

​

Проведено випробування на грибівних господарствах Одещини

​

Біотехнологічний науково-навчальний центр �Одеського національного університету імені І.І. Мечникова �

• Вірусні препарати ��Важкість виробництва вірусних препаратів пов'язана з проблемою вмісту комах-господарів чистих ліній, вільних від прихованих (латентних) або хронічних інфекцій в інсектаріях або спеціальних боксах та розробки для них рецептур штучного поживного корму.�

​

Вірин - застосовують для боротьби з непарним шовкопрядом. У гусениць викликає ядерний поліедроз загального типу. Препарат випускається у вигляді концентрованої суспензії поліедрів у 50% гліцерині. Титр не менше ніж 4 млрд. поліедрів/мл.

Бакуловірус

Полиедрон Бакуловірусу

Клітини лінії Sf9 через 4 дні після інфікування диким штамом AcNPV, світловий мікроскоп

Деякі комахи-шкідники, для контролю чисельності яких застосовують бакуловіруси

Жизненный цикл бакуловирусов

• Полиднавіруси (Polidnaviridae)
• Родина включає своєрідну групу вірусів, що вражають комах-паразитів.

​

​

Біотехнологічний науково-навчальний центр �Одеського національного університету імені І.І. Мечникова �

Антимікробні метаболіти представників роду Erwinia - макромолекулярні каротоворіцини – виділені з клітин ервіній як за спонтанного, так і за індукованого лізису, і становлять основний відсоток антагоністичних речовин даних бактерій. Описано коліспецифічні каротоворіцини штаму E. carotovora Ес153, яким притаманна неспецифічна ендонуклеазна активність. Розроблено метод ідентифікації, розділення і аналізу вірусоподібних часток в гелях агарози.

Макромолекулярні каротоворіцини та їх

Хроматографічний профіль

E. carotovora Ес153

Багаторічні дослідження показали

1) істотне зниження пошкоджень рослин із кореневими гнилями і борошнистою росою;

2) стимулювання росту та розвитку рослин;

3) достовірне збільшення врожаю за рахунок збільшення продуктивної кущистості;

4) збільшення врожаю до 80–98 % при обробленні насіння;

5) посилення стійкості оброблених культур до заморозків і посухи;

6) збільшення врожайності на 20–50 %;

7) скорочення терміну дозрівання до двох тижнів;

8) більш тривалий термін зберігання зерна, овочів та фруктів, оброблених біопрепаратами.