Бактериальные препараты для борьбы с насекомыми-вредителями. Бактериальные препараты для борьбы с насекомымивредителями
 Скачать 28.93 Kb.
|
|
КазНУ им. Ал-Фараби Реферат на тему «Бактериальные препараты для борьбы с насекомыми-вредителями» Выполнила: студентка III курса Қасым Айгерім Проверила: Савицкая И.С г.Алматы 2019 г Введение Энтомопатогенные бактерии в настоящее время имеют самое широкое применение в защите растений. Современные бактериальные препараты выпускаются на основе спор бактерии Bacillus thuringiensis (ВТ). В процессе споруляции образуются спора бактерии и токсический кристалл (эндотоксин). Попадая в кишечник насекомых с кормом, споры и кристаллы вызывают паралич кишечника, насекомые прекращают питаться, внутренние органы разрушаются. Тело погибших насекомых раздувается, покровы разрываются и вытекает жидкость бурого цвета с запахом гнили. Каждый год производится 13 000 тонн бактериальных препарат на основе Bacillus thuringiensis. Препараты не представляют опасности для человека и теплокровных и могут успешно использоваться для регулирования численности насекомых, наносящих вред сельскому и лесному хозяйству. Основные виды энтомопатогенных бактерий Энтомопатогенные бактерии, представляющие интерес для биологической защиты растений, относятся к трем семействам порядка эубактерий (Eubacteriales): Pseudomonadales, Enterobacteriales и Bacillales. Из них наиболее исследованы грамположительные бактерии Bac.thuringiensis. Они антагонистичны к 130 видам насекомых. Наибольший эффект достигается при применении препаратов этой группы против листогрызущих вредителей. Механизм действия Bac.thuringiensis не только разрушает насекомое, попадая внутрь, но и продуцирует ряд токсичных продуктов, среди которых выделяют 4 компонента: α-экзотоксин, или фосфолипаза С, - продукт растущих клеток бактерий. Токсическое действие фермента связывают с индуцируемым им распадом незаменимых фосфолипидов в ткани насекомого, что приводит к гибели последнего. β-экзотоксин - накапливается в культуральной жидкости при росте клеток. Считают, что молекула β-токсина состоит из нуклеотида, связанного через рибозу и глюкозу с аллослизевой кислотой. Его действие, видимо, обусловлено ингибированием нуклеотидазы и ДНК-зависимой РНК-полимеразы, связанных с АТФ, что приводит к прекращению синтеза РНК. По сравнению с другими токсинами действует медленнее, в основном при переходе от одного цикла развития к другому. По наблюдениям, β-экзотоксин - мутаген, поражающий генетический аппарат особей. γ-экзотоксин - малоизученный компонент, неидентифицированный фермент (или группа ферментов). δ-эндотоксин - параспоральный кристаллический эндотоксин. Образуется в процессе споруляции бактерии в противоположной от формирующейся споры части бактерии. На завершающей стадии спорообразования токсин приобретает форму 8-гранного кристалла. Кристаллы состоят из белка, аминокислотный состав которого близок для различных штаммов. Доказано, что кристаллический белок в кишечнике восприимчивых насекомых распадается на молекулы протоксина. Протоксин под действием протеиназ распадается на токсические фрагменты. Различие в восприимчивости некоторых видов насекомых к действию кристалла, по-видимому, связано с присутствием специальных кишечных протеаз, осуществляющих гидролиз кристаллов in vivo. Такими протеазами обладают не все насекомые, отсюда и избирательность действия δ-токсина. Чтобы насекомое погибло, кристаллы должны попасть в его организм. После поглощения кристаллов гусеницы перестают питаться. Первичным местом действия δ-токсина является средний отдел кишечника. В зависимости от реакции на кристаллы насекомые делятся на три группы: характерен общий паралич; паралич среднего отдела кишечника; реакция на препарат в целом: гибель в результате прорастания спор и последующего размножения бактерий. Основные препараты Наиболее распространенные препараты на основе различных вариаций Bac. thuringiensis: энтобактерин, инсектин, алестин, экзотоксин, токсобактерин, дендробациллин, битоксибациллин. Энтобактерин – препарат на основе бактерий рода Bacillus thuringiensis galleria, токсичен для 40 видов насекомых. Токсин вызывает паралич кишечника вредителя. Гусеницы перестают питаться и погибают. Действие препарата направлено против моли, пяденицы, листовертки, шелкопрядов, гусениц репной и капустной белянок, огневок, лугового мотылька на свекле, люцерне; листогрызущих гусениц на плодовых и овощных культурах. Дендробацилин – препарат на основе Bacillus thuringiensis drolimus вызывает паралич кишечника и гибель насекомого. Битоксибациллин (БТБ) – препарат на основе бактерии рода Bacillus thuringiensis. На насекомых действует так же, как и энтобактерин. Действует против колорадского жука (личинок 1-го и 2-го возраста), плодовой моли, американской белой бабочки, паутинных клещей, капустной совки, лугового мотылька и др.. малотоксичен для человека и животных, безопасен для пчел. Технология получения бактериальных энтомопатогенных препаратов Промышленное производство энтомопатогенных бактерий заключается в глубоком культивировании. При этом ставится задача получения максимального титра клеток в культуральной жидкости и накопления токсина. Требования к промышленным штаммам энтомопатогенных бактерий: принадлежность штамма к определенному серотипу, высокая вирулентность и продуктивность на промышленных средах, устойчивость к комплексу фагов и т.д. Технология производства включает все стадии, типичные для любого биотехнологического производства. Температуру культивирования на всех стадиях поддерживают постоянной (28-30оС), продолжительность ферментации составляет 35-40 ч. Используют дрожже-полисахаридную среду, содержащую в процентах: кормовые дрожжи - 2-3; кукурузную муку - 1-1.5; кашалотовый жир - 1. Перед началом культивирования рН составляет около 6.3, к концу ферментации - повышается до 8.0 - 8.5, что может привести к разрушению кристаллов на более мелкие фрагменты и затруднить их выделение. Чтобы предотвратить это, культуральную жидкость перед переработкой подкисляют до 6.0 - 6.2. Культивирование заканчивают при степени споруляции 90-95% и титре спор не менее 109 в 1 мл. После сепарации культуральной жидкости получают пасту влажностью 85% с выходом около 100 кг в 1 м3 культуральной жидкости и титром порядка 20*109 спор в 1 грамме. Фугат находит свое применение в качестве сырья при производстве кормовых дрожжей, что обеспечивает сокращение промышленных стоков и снижает расход воды. Пасту перемешивают в течение получаса для однородного распределения спор и кристаллов и отбирают пробы на проверку титра, влажности, вирулентности, наличия фага. Конечный продукт - смачивающий порошок или стабилизированная паста. Первый получают путем высушивания увлажненной пасты на распылительной сушке. Готовый препарат фасуют по 20 кг в четырехслойные крафт-мешки с полиэтиленовым вкладышем. Вторую - внесением в пасту карбоксиметилцеллюлозы. При смешении молекулы КМЦ сорбируют белковые кристаллы и споры, заряжая их отрицательно, что способствует равномерному распределению активного начала по всему объёму и увеличению срока хранения. Готовый препарат - вязкая жидкость кремового или светло-серого цвета, без запаха, не замерзающую при хранении. Препарат предназначен для борьбы с садово-огородными вредителями, эффективен против 60 видов насекомых. Применяют путем опрыскивания растений водной эмульсией в период активного роста вредителя. Основная масса вредителей погибает в течение 2-10 дней. На 1 га расходуют: для овощных культур 1-3 кг, садовых - 3-5 кг. Разработки, использующие методы генной и клеточной инженерии, направленные на улучшение существующих продуцентов и продуктов Методы генной и клеточной инженерии позволяют улучшить свойства энтомобактерий и продукты, получаемые от них. Так, значительное повышение инсектицидной активности штаммов ВТ может быть достигнуто путём создания рекомбинантных бактериальных клеток, Cry- и Cyt-гены которых происходят из различных штаммов. Таким образом, добиваются расширения спектра действия препаратов, полученных на основе таких генно-инженерных штаммов. В ряде случаев наблюдается синергетический эффект, когда один токсин усиливает действие другого или же оба токсина оказывают взаимоусиливающее влияние. Например, Bac.thuringiensis subsp. kurstaki, штамм IPM-46. В препаратах на основе этого рекомбинантного штамма Cry3A токсин проявляет значительно большую активность против колорадского жука, чем в исходном штамме, за счёт усиления его активности токсином Cry1A. Полагают, что в этом случае Cry3A отвечает за связывание с рецепторами на мембране клеток кишечного эпителия колорадского жука, а Cry1A, обладая более высокой пороформирующей способностью по сравнению с Cry3A, образует собственно пору. Интересно, что Cyt-токсины вследствие своего значительно более широкого спектра действия и высокой способности к порообразованию способны усиливать активность Cry-токсинов и расширять круг их видов-мишеней, функционируя, очевидно, как мембраносвязанный рецептор для самих Cry-токсинов. Таким образом, синергетический эффект основан на межмолекулярных взаимодействиях токсинов. Известны штаммы Bac.thuringiensis, которые обладают инсектицидной активностью против представителей как отряда Coleoptera, так и отряда Lepidoptera. Однако они не токсичны для представителей отрядов Homoptera, Thysanoptera (инсектицидная активность) и Acariformes (акарицидная активность). Это решается путем селекции штамма бактерий Bac.thuringiensis ssp.kurstaki ВКПМ В-8715 на лабораторных и промышленных питательных средах. При многосчисленных пересевах и рассевах до единичных колоний был получен штамм Bac.thuringiensis БИОС-1, обладающий повышенной инсектоакарицидной активностью против листогрузущих и сосущих вредителей. Заключение Подводя итоги, можно назвать следующие отличительные особенности бактериальных энтомопатогенных препаратов: высокая вирулентность по отношению к насекомым-вредителям безопасность для окружающей флоры и фауны достаточно высокая скорость воздействия на вредителей и др. Бактериальные препараты получили наибольшее распространение среди промышленно выпускаемых микробных патогенов. Все бактериальные патогены выпускаются в виде смачивающих порошков, паст, реже - гранул, эмульсии спор и кристаллов. При непосредственном применении используют различные добавки в виде растворителей, прилипателей, которые повышают их эффективность. В настоящее время производятся препараты против более 160 видов насекомых, а также ведутся исследования по улучшению уже имеющихся энтомопатогенных бактерий и их продуктов. Список использованной литературы http://www.biotechnolog.ru/prombt/prombt9_1.htm https://vuzlit.ru/173044/biotehnologiya_bacillus_thuringiensis http://www.rusnauka.com/45_VSN_2015/Biologia/6_203961.doc.htm http://www.freepatent.ru/patents/2434939 https://biograf.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1583971/biograf.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/602505 |