Біоінсектициди бактеріального походження — принципи дії

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.

Паличкоподібна бактерія Bacillus thuringiensіs (скорочено Bt) має назву, яка походить від того факту, що вона була виділена з борошняної молі в 1911 році, виявленої у млині в Тюрінгії. Це ґрунтова бактерія, яка живе в симбіозі 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).

Бактерія Bacillus thuringiensіs, яка активується лише всередині кишечника певних фітофагів, після потрапляння 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 бактерія Bacillus thuringiensіs діє тільки на личинок. Тому препарати на її основі слід використовувати лише для ювенільних форм шкідливих комах, оскільки він не здатний здійснювати жодної дії на їх дорослу форму. У зв’язку з цим моніторинг шкідників є основоположним заходом при застосуванні таких біопрепаратів. Проводять його шляхом перевірки цілісності листя (яке може бути пошкоджено личинкою) та нижньої частини через наявність яєць. Спостереження також можна проводити за допомогою спеціальних пасток. Препаратом на основі Bacillus thuringiensis необхідно обприскувати надземну частину рослин, стежачи за тим, щоб повністю та рівномірно змочити всю рослину. Проводити обробку потрібно на ранніх стадіях розвитку личинок.

Сьогодні серед досить значного розмаїття підвидів або серотипів бактерій В. thuringiensis виділяють три типи кристалічних ендотоксипів, що різняться між собою за формою й інсектицидним ефектом. Один з них, характерний для переважної більшості підвидів, у типовому випадку має біпірамідальну форму і високо-токсичний для гусениць багатьох представників лускокрилих. Інший, продукований В. thuringiensis subsp. israilensis, овоїдний за формою і токсичний для личинок двокрилих, насамперед комарів (Culicidae) і мошок (Simulidae). Нарешті, третій, що продукує підвид В. thuringiensis subsp. tenebrionis, чотирикутної форми, ефективний проти представників ряду твердокрилих.

Екзотоксини виділяють бактеріальні клітини в довкілля під час активного росту і розмноження. Вони мають ряд специфічних властивостей: імунохімічно є окремими антигенами; здатні переходити в культуральний субстрат; є білками з високою молекулярною вагою; здатні в малих дозах пошкоджувати сприйнятливого господаря. Бактерії продукують різноманітні за хімічною природою і специфічністю дії екзотоксини. Серед них, найбільше значення для захисту рослин від шкідників, має термостабільний екзотоксин В. thunngiensis. За своєю природою ця речовина близька до нуклеотидів, які, потрапляючи в організм комахи, порушують АТФ-метаболізм. Термостабільний екзотоксин за своєю біоцидною активністю малоспецифічний і спричиняє загибель широкого кола комах та інших безхребетних.

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 Бітоксибацилін-БТУ, Лепідоцид-БТУ, Агріінсекта Тріомакс тощо.

Крім перелічених ендотоксиновмісних препаратів на основі Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki і Bacillus thuringiensis subsp. thuringiensis, ефективних проти лускокрилих комах на овочевих культурах, у плодово-ягідних насадженнях та інших культурах, створено препарати, 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 Бітоксибацилін, Колорадоцид, Актоверм формула та ін.

Сергій Хаблак

Завдяки тому, що в препараті Бітоксибацилін містяться токсини двох типів, він більш ефективний проти листогризучих гусениць. Зокрема, Бітоксибацилін ефективний проти личинок колорадського жука, гусениць бавовникової совки, совки карадрини, люцернового довгоносика, капустяної мухи, павутинного кліща та інших шкідників. Екзотоксин виявляє також овіцидну дію, тому обробка ним яйцекладок колорадського жука, кільчастого шовкопряда призводить 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.

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 ріпаку способом передпосівної обробки насіння з нормою витрати: кукурудза — 2,5 л/т, зернові культури, ріпак — 1,6 л/т.

Біологічні інсектициди

До слова, існують 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.

Сергій Хаблак, агроном, д.б.н., співробітник Інституту харчової біотехнології та геноміки

Далі буде.

Читати також: Результати дослідження біопрепаратів у посівах соняшнику на полігоні Кернел — підсумки Польової студії