Бактеріальні інсектициди

Найбільш широко в якості мікробіологічних засобів захисту рослин використовують продукти на основі різних штамів Ентомопатогенні бактерії Bacillus thuringiensis.

Сьогодні до 90% комерційних інсектицидів - препарати на основі цього патогена. Готові форми цих препаратів є споровокрісталліческій комплекс, що містить живі суперечки Ентомопатогенні мікроорганізму і кристалічний ендотоксин білкової природи, а в ряді препаратів міститься також термостабільний екзотоксин.;

Бактерії Bacillus thuringiensis продукують специфічні як кришталь токсини, які володіють великою ентомоцідной активністю. В процесі споруляции всередині клітин за допомогою звичайної мікроскопії виявляються живі препарати бактерій, часто звані параспоральнимі включеннями або ендотоксинами. Після закінчення процесу спороутворення токсини у вільному вигляді виділяються в середу. Форма кристалів - ромбовидна (тетрагональна). Величина кристалів залежить від виду культур бактерій і варіюється в інтервалі 1-3 мкм. Ентомоцідние кристали являють собою речовини білкової природи, до складу яких входять 18 амінокислот. Цей білок - термолабільних, при 60 ° С він руйнується. Кристали можуть проявляти токсичну дію для лускокрилих комах тільки при пероральному введенні, викликаючи параліч середньої кишки гусениць. Для загибелі комах достатня дуже мала концентрація розчинів.

Крім кришталь токсинів, деякі бактерії Bacillus thuringiensis виділяють в навколишнє середовище ентомоцідние речовини, розчинні у воді. З них найбільший інтерес викликає термостабільний токсин (бета-екзотоксин). Ця речовина, на відміну від ентомоцідних кристалів, що не піддається руйнуванню навіть при температурі 100 - 120 ° С. Термостабільний екзотоксин має менш специфічне ентомоцідное дію - він проявляє активність по відношенню до різних видів комах - совки, комарі, мухи і деякі інші шкідливі комахи.

Мікробіопрепаратів на основі Bacillus thuringiensis високоспецифічні і діють тільки на личинок комах з класів Lepidoptera і Diptera.

Особливістю цих біопрепаратів є прояв ефективної дії тільки при високій харчової активності шкідників, що спостерігається при температурі не нижче 16 ° С. бактеріальні препарати при впливі сонячної радіації, температури і вологості швидко інактивуються в природному середовищі

Історія

Луї Пастер в 1874 році запропонував для боротьби з філоксерою застосовувати ентомопатогенниє бактерії.

У 1879 році І. І. Мечникова були описані збудники грибний і бактеріальної хвороб хлібного жука і успішно проведені досліди по їх застосуванню проти цього шкідника. У продовженні цих досліджень, І. М. фарбарі в той же час була організована лабораторія по виробництву та використанню мікробів, які володіють Ентомопатогенні дією.

У подальші роки були описані збудники багатьох хвороб різних комах, деякі ентомопатогенниє мікроби були використані в широких масштабах в боротьбі з шкідливими комахами.

У 1922-1942 роках було отримано і вивчено велику кількість ентомопатогенних форм спороутворюючих бактерій. На основі цього було організовано виробництво інсектицидів для боротьби з небезпечними комахами шкідниками винограду, кукурудзи та бавовнику.

Е. В. Талалаева в 1949 році було розроблено та впроваджено в широке застосування спосіб боротьби з сибірським шовкопрядом за допомогою культури спорообразующей бактерії, яка належала до виду Bacillus thuringiensis.

У 1953 р було відкрито, що у цього виду бактерій ентомоцідная природа як кришталь включень. Відкриття дало початок дослідженням по його застосуванню при отриманні нових ефективних інсектицидів.

Планові, систематичні роботи по біологічному методу захисту рослин були розгорнуті в нашій країні з часу організації Всесоюзного інституту захисту рослин.

Тут в лабораторіях біологічного і мікробіологічного методів з 1931 р проводяться поглиблені дослідження з інтродукції та акліматизації високоефективних хижаків і паразитів.

Лабораторія мікробіометода ВІЗР, яку очолював проф.В. П. Поспєлов, основна увага приділила вивченню хвороб шкідливих комах. Фахівці цієї лабораторії А. А. Евлахова, О. І. Швецова та ін. Вивчили багато грибні, бактеріальні та інші хвороби ряду найнебезпечніших шкідників і визначили основні напрямки подальших досліджень. Сьогодні головна увага приділяється отриманню високоефективних культур ентомопатогенних мікроорганізмів.

Важливе значення має виявлення природи цих речовин з мікроорганізмів, вивчення їх будови, специфіки біосинтезу і механізму дії на шкідників.

Дія на шкідливі організми

За токсичного ефекту ця група препаратів поступається хімічним інсектицидів внаслідок свого уповільненої дії.

Комахи, поглинаючи частини рослин, оброблених біопрепаратами, заковтують з кормом спори бактерій і токсичні кристали (фото). Загибель їх настає як від бактерій, які поступово розмножуються в кишечнику, так і від токсикозу, викликаного дією токсинів. Причому від токсинів загибель фітофагів відзначається на 3-5-у добу після обробки і досягає максимуму приблизно на 10-й день. Відразу після їх застосування у шкідників знижується активність харчування і відповідно шкідливість.

Мають препарати і вираженим післядією, яке проявляється в загибелі комах на пізніх стадіях розвитку, а також вплив на наступні генерації шкідників (зниження плодючості, поява нежиттєздатного потомства). Все це підвищує ефективність обробок біопрепаратами, їх біологічна активність зберігається до 20 днів. 

Резистентність. Звикання і імунітет до дії бактеріальних токсинів не відзначається у чутливих видів комах. При проникненні в кишечник достатньої дози цих сполук настає 100-процентна загибель шкідників.

Застосування

Фітотоксичність. Нешкідливість інсектицидів на основі бактерій для рослин дає можливість використовувати препарати в будь-яку вегетативну фазу рослин. [4] [5]
Дослідження по впливу бактеріальних препаратів проти шкідників лісу показують, що екзотоксини впливають на рослини. Це проявляється в ініціації змін в пігментному апараті і процесах фотосинтезу, а також в біометричних показниках рослин. Дослідження проведені на різних рослинах, в тому числі на проростках сосни звичайної Рinus sylvestris. При цьому виявлено вплив екзотоксинів на всі показники, пов'язані з ростом і розвитком рослин, зокрема сосни. Термостабільний екзотоксин і β-2 екзотоксин викликають зниження схожості та енергії проростання насіння сосни, зростання і розвитку сіянців, а токсини в концентрації 0,1 мг / мл викликають повну загибель проростків. Тут криється небезпека зниження потенціалу природного відновлення лісу в осередках, інтенсивно оброблюваних бактеріальними препаратами з метою знищення фітофагів. [3]

У сільському господарстві. Бактерії групи Bacillus thuringiensis проявляють свою активність щодо порядку 400 видів комах, включаючи шкідників садів, лісу, полів і виноградників; найбільш ефективні ці препарати при боротьбі з листогризучих шкідниками.
Сьогодні відомо більше ста штамів Bacillus thuringiensis, які об'єднані в тридцять груп по біохімічним і серологічним ознаками. Мікробіологічна промисловість в багатьох країнах налагодила випуск різних бактеріальних препаратів, які здатні утворювати кристали, суперечки і токсичні речовини в процесі росту. 

Через слабкий стартового дії мікробіопрепаратів їх застосування економічно виправдано тільки при середній чисельності шкідників (не перевищує порогову більш ніж в 3 рази). Їх застосовують в боротьбі з різними шкідливими лускокрилими, а деякі, що містять екзотоксин, - і з окремими представниками жуків і кліщів. 

Сьогодні найбільш широко в боротьбі з шкідниками саду і лісу застосовуються біопрепарати, створені на основі крісталлообразующіх бактерій з груп Bacillus thuringiensis, var. thuringiensis і Bacillus thuringiensis, var. kurstaki.

Токсикологічні властивості і характеристики.

Препарати на основі відносять до інсектицидів нового покоління. На відміну від традиційних інсектицидів вони не володіють прямим токсичною дією. Головною перевагою препаратів на основі бактерій є відсутність токсичності для ентомофагів і корисної ентомофауни. Вони нешкідливі для рослин, медоносної бджоли, риб і теплокровних тварин. 

Симптоми отруєння. Біопрепарати практично нетоксичні для людини, проте не виключена можливість їх алергічного дії. При попаданні на відкриті ділянки тіла необхідно промити їх теплою водою з милом.

Класи небезпеки. Препарати на основі бактерій за ступенем впливу на людину відносяться до IV групі хімічних засобів захисту рослин - «малонебезпечні».