Огородник
Назад

Микробиологические средства защиты растений.

Опубликовано: 13.03.2020
Время на чтение: 28 мин
0
2

Введение. Актуальность проблемы

В 21 веке проблема охраны окружающей среды встаёт в полный рост. Одно из самых страшных последствий научно-технической революции — загрязнение биосферы ксенобиотиками. Стремительное развитие технологий привело к открытию многих полезных веществ, но практика в данном случае опередила теорию — последствия оказались непредсказуемы.

Яркий пример тому — дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ): эффективное и простое для получения вещество, инсектицид, оказывающий своё воздействие в малых дозах, нетоксичных для человека. Во время Второй мировой войны соединение поменялось для обработки солдат с целью предотвращения заражения тифом и малярией от насекомых. Также повсеместно обрабатывали поля и зерно от паразитов.

По химическим свойствам ДДТ — липофильное (жирорастворимое) и достаточно устойчивое соединение. Уже позднее выяснилось, что это приводит к его биомагнификации (или умножению) по мере продвижения в пищевой цепи из-за накопления в жировой ткани. Даже если вещество равномерно распределено по поверхности, его концентрация на следующей ступени пищевой пирамиды, вне зависимости от организма, возрастает на порядок. Это особо касается хищников и, тем более, человека [1].

До недавних пор, несмотря на запрет применения в США ещё в 70-х годах, ДДТ использовали по всему миру (в России он был известен под названием «Дуст»). В 2001 году в Стокгольме состоялось заседание ООН, результатом которого стала конвенция о стойких органических загрязнителях. На собрании было дано определение СОЗ — вещества с периодом полураспада в несколько лет, распространяющиеся в окружающей среде с естественными потоками веществ в воде, почве и, особенно, в воздухе, способные к накоплению в жировых тканях и токсичные как для обитателей окружающей среды, так и для человека.

Там же был представлен список из двенадцати веществ, восемь из которых были отнесены в категорию А — прекращение производства и использования; одно в категорию В — ограничение применения; и три в категорию С — создание национальных проектов по прекращению преднамеренного синтеза. ДДТ — единственное вещество из списка, применение которого не прекращено полностью.

Наиболее дешёвый, эффективный и простой способ уничтожения таких веществ — биодеградация. Выделение из природных источников бактерий-деструкторов — одно из самых перспективных направлений из-за большой вариабельности микроорганизмов, скорости утилизации субстратов и возможности разложения in situ. Один из примеров применения бактерий — утилизация загрязнений нефтью [2, 3, 4].

Этап первый. Теоретические изыскания

Постановка задачи, суть актуальность, — это только первый этап. Для начала практической работы необходима теоретическая подготовка — литературный поиск деструкторов, которые могли бы «справиться» с интересующим нас веществом, анализ известных путей метаболизма и промежуточных или конечных метаболитов.

Далее, на основании собранной информации, нужно определить место для сбора образцов — будет ли это почва в местах индустриального загрязнения, вода, в которую был совершен сброс или воздух в неблагоприятном регионе. Также в статьях обычно указаны методы культивирования* и питательные срéды, необходимое оборудование.

Вот что можно узнать в литературе для ДДТ:

  • есть два основных способа метаболизма — аэробный и анаэробный;
  • основные метаболиты — дихлордифенилдихлорэтан (ДДД) и дихлордифенилдихлоэтен (ДДЕ); может разлагаться сходным с полихлорированными бифенилами (ПХБ) образом с внесением мета-разрыва [6];
  • полностью и достоверно все превращения в организме не установлены [7]; обычно разлагается по пути ДДТ → ДДЕ → ДДД, но возможно и прямое превращение ДДТ → ДДД.

При отборе проб с донных отложений выделение отдельных штаммов деструкторов чаще всего невозможно, поэтому большинство бактерий выделено из почв, подвергавшихся длительному загрязнению инсектицидом. Но есть и исключения — в 2010 году бактерии-деструкторы ДДТ были выделены из тропических почв, не подвергавшихся загрязнению [8].

Этап второй. Сбор образцов

Сбор образцов — основополагающая часть работы. Что собрали, с тем и придётся иметь дело далее. А потому к этому вопросу нужно подойти максимально серьёзно. Первым делом нужно сориентироваться с местом сбора: расположение, путь туда и обратно, целесообразность маршрута. Да и сам процесс отбора проб отличается от «приехали, совочком набрали земли в пакетик, уехали». Далее рассмотрим этот этап подробнее на примере ДДТ.

Критерии выбора места отбора проб. Итак, ищем ближайшие места, где долгое время применяли или синтезировали ДДТ. При длительном воздействии инсектицида в почве происходит естественная селекция: во-первых, появляется новая экологическая ниша, так как новое вещество нетривиально в деструкции и доступно не всем микроорганизмам;

В нашем случае место отбора проб — ООПТ «Осинская лесная дача» (Пермский край), где в 1968-1970 гг. проводили обработку земель инсектицидными препаратами марок «ДДТ» и «Гексахлоран», а затем захоронили неиспользованные мешки всё тех же соединений.

Практическая часть. Отбор проб. Представим, что мы приехали на место. Выбираем участки непосредственного отбора проб, например, поговорив с местными: «А вот там вот примерно мешки с „Дустом“ и закапывали, ага!». В нашем случае подняли записи лесников с указанием мест внесения и захоронения. Вынимаем из кармана GPS-навигатор и записываем координаты выбранного места с точностью до секунды (градус, минута, секунда).

Не стоит брать два и больше образцов в одном месте, лучше всего выбрать несколько мест с разницей в несколько километров, если такое возможно. Или варьировать условия мест отбора проб, например, с поверхности (0–10 см) и с подлежащих слоёв почвы.

Транспортировка и хранение образцов. После отбора транспортируем образцы в лабораторию. Необходимо заранее продумать хранение образцов, так как в дальнейшем они могут нам понадобиться не раз, а поехать на сбор снова вряд ли будет так просто. Асептические условия после транспортировки не нарушают, кроме случаев, когда образец уже всесторонне изучен и больше не нужен совсем.

Работают с почвой обязательно в перчатках и под вытяжкой: на данном этапе неизвестно, сколько и каких веществ содержится в почве. И потом, зачастую образцы весьма своеобразно пахнут. Для подготовки к следующему этапу необходимо перебрать около 100 г почвы (с запасом) — избавиться от мелких корешков и прочих включений, а также нормализовать влажность.

Авермектины

Биопестициды

Токсические вещества, продукты жизнедеятельности грибов Streptomyces avermitilis. Препараты на их основе определяют как биопестициды.

Авермектины обладают инсектицидными и акарицидными свойствами. Впервые эти свойства были доказаны специалистами фирмы «Мерк и Ко» еще в 1970-е годы, уже в 1984 году они былиполучены в лаборатории искусственно.

Авермектины – препараты с нейротоксинным типом действия. Они эффективны даже против насекомых, устойчивых ко многим другим классическим пестицидным препаратам. Рабочая температура для авермектинов 20 °С, при температуре выше 28 °С эффективность возрастает вдвое.

Плюсы авермектинов

  • Почвой поглощаются, но из почвы в растения не поступают и практически не накапливаются в растительной продукции.
  • Для пчел препараты опасны только в течение первых часов, через сутки уже полностью безопасны.
  • Используются в качестве акарицидов и применяются в борьбе с галловыми нематодами.

Минусы авермектинов

  • Нестойкие соединения: под воздействием солнечных лучей и кислорода их период полураспада составляет всего 12 ч. Поэтому срок защитного действия всего 5–7 дней.
  • Токсичны для большинства водных беспозвоночных и рыб. Поэтому нельзя допускать их попадание в пруды или другие водоемы.

Класс опасности для человека: 3

При этом токсичность напрямую зависит от возраста человека: они опаснее людям до 21 года. К работе с ними и в зону обработки нельзя допускать детей, подростков и беременных женщин. В целом авермектины не вызывают кожно-раздражающих и аллергических реакций, однако возможна индивидуальная чувствительность.

Акарин Биологический препарат контактно-кишечного действия для борьбы с клещами на смородине и овощных культурах. Также эффективен и против комплекса насекомых-вредителей.

Фитоверм Защищает от широкого спектра насекомых-вредителей и клещей, в том числе паутинных клещей, тлей, белокрылок, гусениц чешуекрылых, личинок пилильщиков.

опрыскивание плодового сада в период плодоношения

Этап пятый. Обработка полученных результатов

Микробиологические средства защиты растений.

Первым делом из почвы делают прямой высев методом разведений (рис. 1 и 2) [9]. Это нужно для подсчёта колониеобразующих единиц (КОЕ) в определённом объёме и описания видового разнообразия микроорганизмов, что служит качественным показателем. Итоговый расчет осуществляют на 1 г сухой почвы, что отображает количественный показатель разнообразия микроорганизмов.

Ламинар — рабочее место микробиолога

Рисунок 1. Из-за того, что бактерии распространяются в том числе и с токами воздуха, исследователи при работе с ними вынуждены свято блюсти стерильность. На фотографии ламинар — рабочее место микробиолога. Перед работой вся жизнь внутри выжигается ультрафиолетом. Во время работы поддерживаются асептические условия. Пламя горелки служит для дополнительной стерилизации (горелка в центре, не зажжена).

Далее часть образца используют для изготовления накопительных культур (НК). Обычно 10 грамм почвы вносят в 100 миллилитров минеральной среды (например, К1) и вносят субстрат. Концентрация подбирается по статьям, либо можно спросить у более опытных коллег (в нашем случае это было 1 г/л). В таких условиях ДДТ остаётся для микроорганизмов единственным источником углерода и энергии, что в результате ведёт к увеличению численности деструкторов в заданном объёме.

Предлагаем ознакомиться  Икра из сыроежек на зиму

Последовательные пересевы НК — внесение малого объёма инокулята из старой колбы в новую, со свежей средой и субстратом в исходной концентрации — метод лабораторной (искусственной) селекции. Например, по полученным результатам измерения оптической плотности (рис. 3) двух поколений НК на разных стадиях развития (сутки роста) видно, что в последующих культурах набор биомассы и достижение фазы роста «плато» происходит быстрей.

Спектрофотометр

Рисунок 3. Спектрофотометр — прибор для измерения оптической плотности. Сквозь кювету с образцом пропускается пучок света заданной длины волны. С другой стороны свет фиксирует датчик. Оптическая плотность высчитывается на основании разницы прохождения света сквозь кювету с дистиллированной водой (пучок света доходит в полном объеме, не рассеиваясь) и кювету с образцом. Во втором случае часть света рассеивается взвесью бактерий. Чем выше оптическая плотность, тем больше света рассеялось при прохождении через образец (тем больше разница между испускаемым и фиксируемыми пучками света). Визуально — чем мутнее образец, тем выше его оптическая плотность.

Параллельно с постановкой накопительных культур проводят химический и токсикологический анализ отобранных почвенных образцов. Концентрацию ДДТ измеряют хроматографически*; токсичность исследуют на модельных организмах (часто это рачки — дафнии), чтобы оценить влияние присутствующих загрязнителей на биоценоз.

Если ДДТ там нет и в помине, а дафнии чувствуют себя великолепно — нужно искать другое место и собирать образцы заново. Если концентрация ДДТ превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК), то за время этих исследований в НК как раз пройдёт селекция. На данном этапе можно даже не пересевать, ибо сначала изменение соотношения микроорганизмов идёт медленно, и первые НК стоят месяцами. Главное — следить за наличием субстрата.

И, наконец, то, ради чего и нужны образцы почвы — выделение чистых культур. После первичной селекции методом разведений делают высев на богатую питательную среду. Так же это делают и в процессе дальнейшей селекции; при этом состав и численное соотношение микроорганизмов меняются. После термостатирования описывают колонии, подсчитывают их количество и пересевают на другие чашки для получения в чистом виде.

Электрофореграмма продуктов Box-PCR

Рисунок 4. Пример электрофореграммы продуктов Box-PCR. Штаммы (номера указаны сверху) 16р и 16.1 изначально брались как один представитель в двукратной повторности. Штаммы 5 и 6, наоборот, были отнесены к различным морфогруппам.

Собственно, после выделения чистых штаммов (рис. 5), их ещё и описывают. Кроме морфологии колоний и описания макропризнаков учитываются морфологические признаки на уровне клетки (микропризнаки). Для этих целей обычно изготавливают препарат «раздавленная капля» и микроскопируют его в фазовом контрасте с применением иммерсии (рис. 6).

Далее проводят тест на Грам-принадлежность. Ставят амплификацию на ген, кодирующий 16S субъединицу рРНК, чтобы убедиться, что это бактерии и определить их принадлежность до рода. И Box-PCR, так называемое ДНК-типирование (или «паспорт штамма») с использованием праймеров, комплементарных консервативным повторяющимся внегенным полиндромным последовательностям бактериальной ДНК (рис. 4).

Микроскоп

Рисунок 6. Микроскоп, подключенный к компьютеру. Туда можно смотреть.

В большинстве случаев обработка результатов — это некий отчёт, где данные суммированы, прокомментированы, и либо сделан вывод (или представлен конечный результат), либо намечено дальнейшее направление работ. Этот документ может быть неофициальным, например, для непосредственного руководителя. Может быть полным — для предоставления информации о проделанной работе по гранту.

Практическая часть. Описание статистики и методов для публикаций. Статистика — это то, про что нельзя забывать. Иначе путь к публикации через рецензентов будет тернист и долог*. Первые «примерочные» эксперименты на субстратную специфичность ставили в однократной повторности исключительно для того, чтобы определить принципиальное наличие деструкторов. Дальнейшие эксперименты уже ставят минимум в трёхкратной повторности, т.к. эти данные, опять же, понадобятся для сертификации.

Чтобы определить скорость биодеградации (после выбора самых перспективных штаммов) уже не используют только визуальные методы. Теперь в ход идут более чувствительные способы исследования, такие как упомянутая выше хроматография.

Для определения pH и температуры при подборе оптимальных условий набора биомассы необходимо использовать высокочувствительные приборы в соответствии с принятыми методиками.

Установление таксономического положения требует расшифровки последовательности нуклеотидов всего генома, или, чаще, гена 16S субъединицы РНК*. Для каждого образца деструкторов указывают ближайший типовой штамм, процент схожести, количество взятых для сравнения пар нуклеотидов и базу, по которой осуществлялся поиск гомологичных последовательностей.

Методики могут разниться в силу наличия альтернатив или традиций, сложившихся в той или иной лаборатории. Для предотвращения разночтений всё тщательнейшим образом прописывается в разделе «Материалы и методы» в любой статье. Вплоть до номера партии реагентов и фирм-производителей оборудования. Всё это необходимо для независимого повторения* экспериментов другими исследователями в ходе своих работ или для проверки результатов при наличии сомнений.

Триходермины

Биопестициды

Это биопестициды на основе грибов Trichoderma (препараты на их основе – триходермины). Они способны подавлять возбудителей корневой, семенной и почвенной инфекции, а также предотвращать развитие болезней плодов и листьев при нанесении препарата непосредственно на их поверхность.

Плюсы триходерминов

  • Недавнее исследование корнеллского университета показало, что кроме пестицидной активности Trichoderma вступает в симбиоз с корнями растений. она не только подавляет прочие грибы, но и способствует усилению притока азота к корням растений так же, как микоризные грибы.
  • Безопасны для людей, животных и насекомых.
  • При сильном поражении применение только этих биопрепаратов недостаточно. их использование носит превентивный характер: только в определенных границах или как часть общей стратегии.

Этап четвёртый. Постановка экспериментов

Применительно к исследованию бактерий-деструкторов самый распространённый метод получения данных — качественный и количественный анализ активности по отношению к различным соединениям. На основании этих данных далее отбираются штаммы, они же нужны для добавления в коллекцию, для сертификации и патентования (см. далее).

Теоретическая часть. Планирование эксперимента. В небольшие флакончики вносится определённое количество минеральной среды (рис. 7). Затем в каждый флакончик инокулируется один штамм (конструированием сообществ лучше заняться после определения индивидуальной активности штаммов). И мы снова ставим бактерий в жёсткие условия, ограничивая источники углерода и энергии одним, интересующим нас, субстратом.

Пенициллинки

Рисунок 7. Пенициллинки — сервиз на 12 персон. На фотографиях изображён круговорот пенициллинок в лаборатории: а — чистые, б — стерильные, в — непосредственно в эксперименте, г — с результатами эксперимента. Далее их моют. И так в цикле.

Субстратная специфичность ставится сериями с использованием различных субстратов для определения спектра загрязнителей, в отношении которого штамм проявляет активность, с количественной оценкой последней.

В различных статьях, особенно зарубежных, распространён подход к изучению деструкторов с точки зрения ингибирования метаболизма интересующего нас вещества и, наоборот, увеличения скорости деструкции путём внесения различных веществ [12] и ко-субстратов [13]. Часто ингибирование наблюдается и при повышении концентрации субстрата [14]. Для сертификации штамма необходимо подобрать оптимальные условия наработки биомассы и деструкции (pH, T, солёность и т.д.) [15].

Практическая часть эксперимента. Если штамм растёт — можно пересевать на меньшие и большие концентрации субстрата. Если нет — переводить реагенты бессмысленно. Если не растёт, а должно — можно проверить наличие функциональных генов методом ПЦР (рис. 8). При положительной амплификации делаем вывод, что что-то пошло не так.

Для определения влияния ко-субстратов на деградацию можно использовать косвенный метод — набор биомассы, но тогда необходим контроль без внесения основного субстрата. Или обращаемся к химикам для анализа содержания ДДТ (или любого другого соединения) и его метаболитов.

Подготовка необходимого оборудования.«А тебе ламинар надолго нужен?», «А куда делись стерильные наконечники на 5 миллилитров? А на 200 микролитров?», «А стерильные пенициллинки ещё есть?», «А когда из автоклавной принесут?», «А чья это среда тут стоит?» и прочие лабораторные радости (рис. 9). Всё нужно готовить и согласовывать с коллегами по лаборатории заранее.

Питательная среда LB

Рисунок 9. Плавление агаризованной богатой питательной среды LB. Как правило, среды изготавливают заранее, а затем автоклавируют (процесс стерилизации с повышенным давлением пара, что позволяет добиться температуры пара больше 100 °С). Хранят стерильно. Плотные (агаризованные) среды нагревают до разжижения и заливают в чашки Петри. При комнатной температуре агар затвердевает.

Бактериальные фунгициды

Биологические инсектициды, созданные на основе различных штаммов энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis. Эффективны в отношении четырех сотен разных видов насекомых.

В настоящее время 80–90 % всех инсектицидов – это препараты на основе этого патогена.

Действие препарата простое: бактерии и их токсины, попадая с пищей внутрь насекомого, повреждают  внутренние органы, вызывая тем самым паралич и следом – гибель насекомых на 3–5-е сутки после обработки. Максимум эффекта достигается примерно на 10-е сутки.

  • Безопасны для растений, пчел, рыб и животных.
  • Не накапливаются в растениях и плодах. Безвредность для растений позволяет их использовать в любую вегетативную фазу растений, в том числе перед снятием урожая.
  • Действие препарата ограничено обработанными участками.
  • У препаратов замедленное действие по сравнению с классическими препаратами. то есть токсический эффект у бактериальных инсектицидов ниже, чем у химических аналогов.
  • Эффективность снижается под влиянием неблагоприятной погоды (дожди, УФ-излучение, низкая температура воздуха).
  • Применение возможно только при малой или средней численности вредителей, при температурах не ниже 16 °С.
Предлагаем ознакомиться  Как красиво повесить фотографии на стену

Препараты на основе бактерий-антагонистов.

Действующие вещества биопрепаратов представляют собой живые клетки и комплекс метаболитов. К бактериальным фунгицидам, применяющимся в настоящее время, относятся препараты на основе бактерий: Bacillus subtilis, Pseudomonas aureofaciens, Pseudomonas fluorescens, Streptomyces lavendulae. Используются для борьбы с различными болезнями плодовых и овощных культур.

  • Препараты подавляют размножение фитопатогенных бактерий и грибов.
  • Стимулируют иммунитет растений к этим же болезням.

Альбит Регулятор роста растений со свойствами фунгицида и комплексного удобрения. Повышает сопротивляемость растений болезням (корневые гнили, септориоз, бурая ржавчина, мучнистая роса, сетчатая пятнистость, бактериозы, фитофтороз и т. д.).

Бактофит Препарат для борьбы с грибными и бактериальными болезнями овощных и декоративных растений.

Фитолавин Препарат для профилактики и лечения бактериозов, бактериальной вершинной гнили, альтернариоза, черной бактериальной пятнистости.

Фитоспорин­-М Микробиологический препарат, предназначенный для защиты огород ных, садовых, комнатных и оранжерейных растений от комплекса грибных и бактериальных болезней. Защищает растения от мучнистой росы, бурой ржавчины, ризоктониоза, альтернариоза, сухих и мокрых гнилей клубней, фомоза, пероноспороза (ложная мучнистая роса), черной бактериальной пятнистости, бактериального рака, гнили при хранении (белая гниль, серая гниль), фитофтороза, снежной плесени, парши, плодовой гнили, ржавчины, белой пятнистости, ржавой пятнистости, американской мучнистой росы и др.

Что такое биопрепараты и какие они бывают?

Инсектицидные и акарицидные биопрепараты на основе бактерий и вирусов начинают действовать с момента попадания с пищей в организм вредителя, будь то насекомое или клещ. Через несколько дней зараженный вредитель гибнет от токсикоза или размножившихся бактерий.

Причем, в отличие от пестицидов, биопрепараты можно применять даже за несколько дней до уборки урожая. Они не накапливаются в тканях растений и не несут опасности для здоровья человека и полезных насекомых, например, пчел.

Применять биологические средства защиты растений следует при температуре воздуха не ниже 10°C. Более прохладная погода затормаживает активность полезных микроорганизмов, из-за чего эффективность препаратов снижается.

Среди биоинсектицидов есть препараты как внутреннего, так и наружного действия, которые защищают корни растений и уничтожают почвенных вредителей. Для этого достаточно перед посадкой обработать раствором (суспензией) корневую систему саженцев или посадочный материал.

Микробиологические средства защиты растений.

Фунгицидные биопрепараты способствуют выработке веществ, которые уничтожают возбудителей большинства болезней растений, подавляют развитие патогенной микрофлоры, тем самым оздоравливая почву.

Сегодня в садовых магазинах представлено огромное множество биологических средств защиты растений. Впору и растеряться при их выборе. Поэтому мы отобрали для вас 7 наиболее популярных препаратов. Производители у некоторых из них могут быть разные, но принцип действия и состав – один и тот же.

Алирин-Б

Биологический препарат Алирин-Б предназначен для борьбы с возбудителями бактериальных инфекций на садовых культурах и комнатных растениях. Он успешно борется с корневой и серой гнилью, мучнистой росой и трахеомикозным увяданием, альтернариозом и фитофторозом, ржавчиной и паршой, церкоспорозом и другими заболеваниями.

Кроме того, Алирин-Б восстанавливает почвенную микрофлору, повышает уровень содержания белка и аскорбиновой кислоты в плодах, снижает содержание нитратов.

Препарат защищает картофель, томаты, огурцы, зеленные культуры, а также яблони, черную смородину, крыжовник и землянику. Им обрабатывают клубни картофеля перед посадкой, опрыскивают растения в период вегетации и поливают раствором под корень.

Байкал ЭМ1

Препарат с эффективными микроорганизмами Байкал ЭМ1 еще называют "живым" удобрением. Он содержит специально отобранные почвенные микроорганизмы, которые благотворно воздействуют на плодородие почвы, на рост и развитие растений, повышая их иммунитет.

Микробиологические средства защиты растений.

Байкал ЭМ1 применяют для обработки семян и посадочного материала, опрыскивания рассады и комнатных растений, внекорневой и корневой обработки культур. Используют препарат и при подготовке почвы к посадке, а также в качестве ускорителя компостирования растительных остатков.

Кроме того, ЭМ-препарат снижает рост патогенной микрофлоры в почве и делает питательные вещества в ней более доступными для усвоения растениями.

Лепидоцид

Биологический инсектицид Лепидоцид эффективно борется с гусеницами большинства вредных чешуекрылых насекомых: огневки, капустной совки, яблонной плодожорки, листовертки, пяденицы и др. Он широко применяется для защиты лесных, сельскохозяйственных и парковых культур от вредителей.

Входящие в состав препарата эндотоксины повреждают внутреннюю оболочку кишечника гусеницы, из-за чего насекомое перестает питаться и гибнет в течении 3-7 суток. Растения опрыскивают раствором Лепидоцида в период вегетации против каждого поколения прожорливых личинок бабочек-вредителей.

Споробактерин

Биологический фунгицид Споробактерин обеспечивает профилактику и лечение таких грибковых и бактериальных заболеваний растений, как мучнистая роса, фитофтороз, корневые гнили, бактериальные пятнистости, мильдью, парша, ризоктониоз и др.

Одна обработка этим препаратом заменяет две обработки химическими фунгицидами. Его можно использовать с ранней весны для поздней осени. Споробактерин эффективен при замачивании посадочного материала: семян, клубней, луковиц.

В целях профилактики им также опрыскивают растения в период вегетации, газон и поверхность почвы. Чтобы усилить действие препарата, грунт нужно постоянно рыхлить.

Фитоверм

Список вредителей, против которых применяется такой биологический инсектоакарицид, как Фитоверм, достаточно широк. Это единственный препарат против паутинного клеща, который можно применять на комнатных растениях.

Он предназначен для борьбы с большинством листогрызущих и сосущих вредителей: клещами, тлей, трипсами, гусеницами на овощах, ягодных кустарниках и плодовых деревьях, а также, разумеется, на "зеленых питомцах" из домашней оранжереи.

Растения опрыскивают раствором препарата по мере появления вредителя. Насекомое погибает за трое суток от истощения, т.к. действующее вещество препарата Аверсектин С, попадая в кишечный тракт, парализует жертву.

Фитоспорин-М

Такой биологический фунгицид, как Фитоспорин-М, эффективен против многих опасных заболеваний растений. Он применяется для предупреждения и лечения на начальных стадиях фитофтороза и септориоза, парши и корневой гнили, фузариозного увядания и черной ножки, мучнистой росы и др.

В растворе Фитоспорина-М перед посадкой замачивают семена, клубни и луковицы. Им обрабатывают черенки и обеззараживают почву перед посевом или высаживанием культур. Препарат повышает иммунитет растений и помогает им восстановиться после болезни.

Благодаря биофунгициду семена прорастают быстрее, растения дружно всходят и быстро развиваются.

Эпин-Экстра

Эпин-Экстра – биопрепарат широкого спектра действия. Он применяется как стимулятор роста растений и иммуномодулятор. Культуры под его воздействием лучше развиваются и противостоят неблагоприятным условиям окружающей среды: заморозкам, избыточной влажности, вредителям и инфекциям.

В растворе препарата также замачивают семена и посадочный материал. Опрыскивание им рассады после пересадки в грунт снимает их стрессовое состояние, а обработка им культур в период вегетации способствует повышению их урожайности.

Кроме того, Эпин-Экстра помогает выведению из тканей растений и их плодов солей тяжелых металлов, радионуклидов и нитратов.

Использование биопрепаратов для защиты растений – один из шагов на пути к органическому земледелию, которое обеспечит вас безопасными и полезными для здоровья овощами и фруктами.

Два штамма-деструктора во флаконах

Рисунок 10. Два штамма-деструктора во флаконах.Слева — активный деструктор бифенила, справа — штамм, не способный к утилизации субстрата 4-хлорбензойной кислоты (4-ХБК — промежуточный метаболит при разложении бифенила в клетке).

В зависимости от целей выбирают либо штаммы, активные в отношении наибольшего числа загрязнителей, либо наиболее активные в отношении какого-то определённого вещества (рис. 10). Для наших целей мы будем отбирать деструкторов ДДТ.

Следующий критерий отбора — скорость набора биомассы. Не стоит брать слишком медленно растущие штаммы, так как это усложнит разработку технологии производства. И приоритет лучше отдавать самым неприхотливым в плане среды деструкторам по тем же причинам. Никто не станет покупать биопрепарат, который культивируют на дорогих или требующих специфического обращения средах.

Если вы уже определили таксономическое положение хотя бы до рода, то не стоит выбирать и те штаммы, которые с большой вероятностью могут оказаться патогенными. В том числе и фито- или зоопатогенными (возбудителями заболеваний растений и животных). По вполне понятным причинам сертификацию такой препарат не пройдёт.

Препараты, полученные из растительных экстрактов (хвои, роз, барбариса и женьшеня) и способные «работать» как фунгициды и стимуляторы (укреплять иммунитет растений и повышать урожайность).

Используются для предпосадочной обработки семян, клубней и луковиц. В период вегетации  растений можно проводить 1–2 корневые и 2–3 внекорневые подкормки растений (по инструкции).

Этап седьмой. Внесение в коллекцию

Добавление штамма в коллекцию (депонирование) необходимо по ряду причин. Первое — в коллекции присланные образцы биомассы пройдут независимую проверку заявленных свойств. Второе — штамм гарантированно будет поддерживаться в жизнеспособном состоянии. Случаи утраты жизнеспособности штамма в коллекции редки, но если это произошло — вы обязаны восстановить образец из своих запасов. И третье — из коллекции и будут брать образцы для исследований при сертификации и патентовании.

Обычно для предотвращения полной утраты штамма (гибель всех образцов) в лабораториях практикуют заморозку в глицерине и/или лиофилизацию. В первом случае небольшое количество биомассы вносится в 30–40% глицерин и хранится при температуре −80 °С. Все реакции в клетке замедляются до почти полной остановки, а глицерин выступает как криопротектор (не даёт воде образовывать кристаллы, способные порвать мембрану клетки).

Микробиологические средства защиты растений.

Во втором случае образец замораживают в вакууме с одновременным испарением воды, переводя её из твёрдого агрегатного состояния сразу в газообразное, минуя жидкую фазу. При этом биологические образцы не теряют своих свойств и восстанавливают их при увлажнении. Из-за заморозки жидким азотом время кристаллизации получается очень коротким, а размер кристаллов очень малым, что позволяет избежать повреждения клеток. После сушки ампулы с образцами герметично запаивают и также хранят при температуре −80 °C.

Теоретическая часть. Документация. При осуществлении патентного депонирования коллекция выдаёт соответствующую справку, что является гарантом существования штамма и наличия у него заявленных свойств. Это проверяется как самой коллекцией, так и патентным агентством (при направлении запроса, коллекция представляет агентству образцы для проверки).

До успешного патентования, или отказа агентства в выдаче патента, все сведения о штамме, в том числе и сам факт депонирования, являются конфиденциальными. Но любые проверяющие (или «разрешающие») организации, выдающие сертификаты и заключения, могут запросить из коллекции образцы штамма для исследования (с вашего разрешения и с приложением вашей заявки на патент или сертификацию).

Практическая часть. Исследование штамма. При приёме в коллекцию необходимо предоставить информацию о штамме.

  1. Данные, на основе которых определено таксономическое положение (расшифрованную последовательность нуклеотидов).
  2. Способ выделения (где, когда и кем), а также наименование организации, где культура была идентифицирована.
  3. Культурально-морфологические свойства с указанием среды (поскольку от среды культивирования эти признаки могут существенно зависеть).
  4. Область применения штамма. Для промышленных микроорганизмов это обычно либо деструкция, либо синтез какого-либо соединения.
  5. Производственные показатели и способ их проверки. Здесь указывается скорость синтеза или деструкции соединений.
  6. Способ и условия длительного хранения, а также состав сред. Грубо говоря, стоит указать уже опробованный вами способ хранения. Смогли восстановить культуру из глицерина — пусть в коллекции хранят так же. То же самое и с лиофилизацией. Есть вариант хранения в жидкой минеральной среде с субстратом в холодильнике (уже не такая экстремальная температура, как −80 °C).
  7. То же, но для размножения (набора биомассы) и ферментации (проявления активности — синтез или деструкция).
  8. Генетические особенности штамма и сведения о его безопасности (патогенности).

Этап девятый. Получение сертификата

Патентование — защита прав интеллектуальной собственности. Результатом данной процедуры является законодательное закрепление результатов вашей работы за вами, присвоение вам права собственности на ваше изобретение, подтверждении научной новизны и практической полезности. Патент сам по себе — бумага, подтверждающая ваши права на ваше открытие, или какой-либо результат деятельности (например, создание нового прибора). Патентованию подлежит либо сам штамм, либо изобретение с его использованием.

Патентное агентство РФ — главный орган, регистрирующий права интеллектуальной собственности в России. Депонированный в коллекции штамм является подтверждением осуществимости изобретения. В России есть всего несколько коллекций, которым разрешено предоставлять услугу «патентного депонирования». Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (ВКПМ) — одна из них. Патентное агентство может запросить образцы штамма из коллекции для проверки заявленных свойств.

После регистрации штамма в качестве вашей интеллектуальной собственности любое использование этого микроорганизма с целью получения прибыли даёт вам право на пересечение подобной деятельности или на часть прибыли.

Сертификация штамма — долгий бюрократический процесс. Результатом этой процедуры для биопрепарата является разрешение на производство и использование на территории России.

Первым делом необходимо получить гигиенический сертификат. Разрабатываются предельно допустимые концентрации (ПДК) живых клеток, мёртвых клеток и концентрация клеток для биопрепарата. Определяется патогенность для человека (на данном этапе проверяются в основном параметры для производства, фито- и зоопатогенность поверят позже).

Патогенность и ПДК тесно связаны: чем выше токсичность, тем ниже ПДК, и наоборот. Токсичность определяют путём введения суспензии клеток в желудок модельного организма (например, мыши) и наблюдаются развивающиеся эффекты с учётом скорости проявления. ПДК определяют как ту концентрацию, при которой не развиваются патогенные эффекты.

Обычно различают токсичность и токсикогенность. Первое — патологическое влияние самих клеток, второе — выделение токсинов, которые и оказывают патогенный эффект. Выделяют четыре категории токсичности, первая — самая опасная. К использованию в биопрепаратах разрешены штаммы, относящиеся к третьей и четвёртой категории.

Второй этап — получение санитарно-эпидемиологического заключения. Для этого нужно предоставить гигиенический сертификат, разработанную инструкцию по применению препарата (в зависимости от свойств деструктора) и технологический регламент производства (условия культивирования с учётом ПДК). Разрешающая организация проверяет соответствие документации нормативным документам.

Теперь со всеми собранными бумагами можно получить разрешение на производство и использование.

Та-дам! Теперь ваша группа исследователей является счастливыми обладателями патента. Надбавка к зарплате включена. Получение этого разрешения — конечный результат сертификации биопрепарата. Подробнее в источнике [20].

Заключение

Проходить практику в лабораториях сложно, сопряжено с ответственностью, но интересно. Попав в лабораторию в первый раз, я не думала, что мне дадут заниматься чем-то важным. Трогать реактивы было страшно, хотя вот перед глазами состав сред, и перепутать что-то довольно сложно. И даже при мытье посуды в первые разы я много чего разбила (ладно, всего-то воронку, чашку Петри и ещё раз чашку, да).

За время прохождения производственной практики, а это около трёх месяцев, я полностью привыкла к лаборатории. Освоила как молекулярные, так и генетические методы исследований (биотехнология — вполне себе междисциплинарная область) на практике и в теории. Задала всем кучу вопросов «А почему так?» и «А как оно работает?».

Все встреченные мною учёные с удовольствием отвечали на мои вопросы так подробно, как могли, и поддерживали мою инициативу (если нет — то подробно объясняли где в моих рассуждениях ошибка и почему так делать не стоит). Неожиданно, но заниматься научной деятельностью действительно может каждый*!

Из плюсов разработки и сертификации биопрепарата:

  • Наработка материала для исследований (культуры штаммов);
  • Получение опыта и навыков работы;
  • Разнообразие полученных умений;
  • Сопоставление теории с практикой;
  • Опыт работы с соответствующим оборудованием;
  • Установка связей с исследователями в других областях;
  • Опыт работы в научно-исследовательском коллективе;
  • Надбавка к заработной плате за счёт патентных выплат (если препарат будет востребован).

Микробиологические средства защиты растений.

За время обучения запатентовать биопрепарат очень маловероятно. Но со всеми сопутствующими материалами можно публиковаться, что послужит хорошим заделом для дальнейшего обучения.

Работа поддержана грантом РФФИ-Урал № 14-04-96021р_урал_а.

  1. Kelly B.C., Ikonomou M.G., Blair J.D., Morin A.E., Gobas F.A. (2007). Food web-specific biomagnification of persistent organic pollutants. Science317, 236–239;
  2. Бактерии-нефтедеструкторы для биоремедиации супесчаных почв Воронежской области;
  3. Пределы биодоступности углеводородов в грунтах;
  4. «Зеленые» революционеры;
  5. Иммуностимулирующие филаментные бактерии: наконец-то они приручены!;
  6. Kamanavalli C.M. and Ninnekar H.Z. (2004). Biodegradation of DDT by a Pseudomonas species. Curr. Microbiol. 48, 10–13;
  7. Quensen J.F. 3rd, Mueller S.A., Jain M.K., Tiedje J.M. (1998). Reductive dechlorination of DDE to DDMU in marine sediment microcosms. Science280, 722-724;
  8. Kinuthia M., Hamadi I.B., Anne W.M., Ciira K., Muniru K.T. (2010). Degradation of dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) by bacterial isolates from cultivated and uncultivated soil. Afr. J. Microbiol. Res. 4, 185-196;
  9. Нетрусов А.И. и Егорова М.А. Практикум по микробиологии. М.: Издательский центр «Академия», 2005.— 608 c.;
  10. Возвращение Цвета;
  11. Brusetti L., Malkhazova I., Gtari M., Tamagnini I., Borin S., Merabishvili M. et al. (2008). Fluorescent-BOX-PCR for resolving bacterial genetic diversity, endemism and biogeography. BMC Microbiol. 8, 220-232;
  12. Ahuja R. and Kumar A. (2003). Metabolism of DDT [1,1,1-Trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl)ethane] by Alcaligenes denitrificans ITRC-4 under aerobic and anaerobic conditions. Curr. Microbiol. 46, 0065–0069;
  13. Deepthi N. and Manonmani H.K. (2007). Co-metabolic degradation of dichloro diphenyl trichloroethane by a defined microbial consortium. Res. J. Environ. Toxicol. 1 (2), 85-91;
  14. Gao B., Liu W.B., Jia L.Y., Xu L., Xie J. (2011). Isolation and characterization of an Alcaligenes sp. strain DG-5 capable of degrading DDTs under aerobic conditions. J. Environ. Sci. Health B. 46, 257—263с.;
  15. Pant G., Mistry S.K., Sibi G. (2013). Isolation, identification and characterization of p, p’-DDT degrading bacteria from soil. J. Environ. Sci. Technol. 6, 130-137;
  16. Как сделать хороший научный доклад;
  17. Статистика: наглядное пособие;
  18. Карл Вёзе (1928–2012);
  19. Мечты о воспроизводимости;
  20. Кузнецов А.Е. Прикладная экобиотехнология (том 2). Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.— 485 c..
,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector