Инсектицидные свойства Bacillus thuringiensis var. Israelensis. Сообщение I: спектр действия ларвицидного препарата на основе производственного штамма 7-1/23а
Автор: Ермолова В.П., Гришечкина С.Д., Рахман А.М., Антонец К.С., Белоусова М.Е., Яхно В.В., Нижников А.А.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Биопрепараты и продуценты
Статья в выпуске: 6 т.54, 2019 года.
Бесплатный доступ
Кровососущие комары и мошки из отряда Двукрылые ( Diptera ), которые участвуют в передаче ряда опасных инфекционных заболеваний животных и человека, относятся к объектам санитарно-эпидемиологического и ветеринарно-эпизоотологического контроля. Воздействие этих насекомых снижает продуктивность сельскохозяйственных животных (удои молока, яйценоскость кур) и даже может приводить к их гибели. Проблема биозащиты от вредных насекомых крайне актуальна и в растениеводстве, в том числе при выращивании сеяных кормовых культур. В качестве основы для биологических инсектицидов - современной экологически и социально приоритетной альтернативы химическим пестицидам - в настоящее время широко используются спорообразующие бактерии Васillus thuringiensis Berliner (Bt). Против кровососущих и растительноядных комаров разработана и получена жидкая форма ларвицидного препарата на основе оригинального штамма B. thuringiensis var. israelensis 7-1/23А (ФГБНУ ВНИИСХМ; депонирован в Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения RCAM ФГБНУ ВНИИСХМ под регистрационным номером RCAM 00626, патент РФ 2539732 от 09.12.2014). В состав жидкой формы препарата входит спорокристаллический комплекс, 5 % NaCl (консервант), 2 % хвойного экстракта (отдушка), остатки питательной среды; титр - 4,25×109 КОЕ/мл, ларвицидная активность, выраженная в ЛК50 для личинок Aedes aegypti IV возраста (L4), - 0,11½10-3 % (тест согласно рекомендации Всемирной организацией здравоохранения, WHO). Штамм BtH14 7-1/23А ранее выделили из пробы, взятой в анофелогенном водоеме в Ленинградской области, изучили его физиологические и культуральные особенности и охарактеризовали согласно классификации De Barjac и Bonnefoi. В настоящей работе впервые выполнен комплексный анализ ларвицидного препарата на основе BtH14 7-1/23А, включающий молекулярно-генетическую характеристику продуцента, определение ларвицидной активности в отношении ряда вредных двукрылых, а также оценку его влияния на рост и развитие нецелевых объектов (мицелий вешенки и шампиньона). Проведенное секвенирование гена, кодирующего В-субъединицу ДНК-гиразы gyrB , подтвердило, что штамм 7-1/23А представляет собой B. thuringiensis var. israelensis. Наличие генов cry4 и cry11, кодирующих белковые инсектицидные токсины, было установлено с помощью ПЦР-анализа. Мы изучили спектр действия препарата как против кровососущих комаров родов Aedes , Anopheles , Culex , так и против вредоносных растительноядных двукрылых - рисового ( Сricotopus sylvestris Fabr.) и грибного ( Lycoriella fucorum Frey) комариков. Анализ, выполненный в лабораторных и полевых условиях (2014-2016 годы, Ленинградская и Московская области, Краснодарский край, аедогенные, анофелогенные водоемы, сырые цокольные помещения, рисовые чеки), включал также изучение влияния препарата на рост мицелия съедобных грибов - вешенки ( Pleurotus ostreatus ) и шампиньона ( Agaricus campestris ) как биоэкоиндикаторов. При лабораторной оценке эффективности препарата против комаров родов Culex и Аеdes величина ЛК50 составила 0,11×10-3-0,12×10-3 %, ЛК50 для L4 Anopheles maculipennis Meigen равнялась 0,29×10-3 %. Полевые испытания в водоемах против малярийного комара ( Anopheles maculipennis ) и немалярийных комаров рода Aedes ( communis, dorsalis, punctor, caspius, flavescens ), в сырых цокольных помещениях против Culex pipiens molestus Linnaeus, на рисовых чеках против Сricotopus sylvestris Fabr. показали 90,2-100 % гибели личинок. При этом в концентрации 5 % препарат стимулировал рост мицелия грибов на 28,2-32,5 %. Сравнение действия биопрепарата и химического инсектицида - ингибитора синтеза хитина Димилина (Dimilin, «Arysta LifeScience S.A.S.», Франция) против личинок грибного комарика семейства Lycoriidae ( Lycoriella fucorum Frey) в рекомендованных дозах раздельно и сниженных - при совместном применении показало, что соче
Bacillus thuringiensis var. israelensis (вth14), титр, ларвицидная активность, ростстимулирующая активность, биологический препарат, токсины cry, biologiсal preparation
Короткий адрес: https://sciup.org/142226286
IDR: 142226286 | DOI: 10.15389/agrobiology.2019.6.1267rus
Список литературы Инсектицидные свойства Bacillus thuringiensis var. Israelensis. Сообщение I: спектр действия ларвицидного препарата на основе производственного штамма 7-1/23а
- Акбаев М.Ш., Водянов А.Н., Косминков Н.Е., Ятусевич А.И., Пашкин П.И., Василевич Ф.И. Паразитология и инвазионные болезни животных. М., 2000.
- Кандыбин Н.В., Патыка Т.И, Ермолова В.П., Патыка И.Ф. Микробиоконтроль численности насекомых и его доминанта Bacillus thuringiensis. СПб-Пушкин, 2009.
- Hemingway J., Hawkes N.J., McCarroll L., Ranson H. The molecular basis of insecticide resistance in mosquitoes. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 2004, 34(7): 653-665 ( ). DOI: 10.1016/j.ibmb
- Lacey L.A. Bacillus thuringiensis serovariety israelensis and Bacillus sphaericus for mosquito control. Journal of the American Mosquito Control Association, 2007, 23(sp2): 133-163 ( [133:BTSIAB]2.0.CO). DOI: 10.2987/8756-971X(2007)23
- Boisvert M., Boisvert J. Effects of Bacillus thuringiensis var. israelensis on target and nontarget organisms: a review of laboratory and field experiments. Biocontrol Science and Technology, 2000, 10(5): 517-561 ( ) DOI: 10.1080/095831500750016361
- Bravo A., Gill S.S., Soberón M. Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control. Toxicon, 2007, 49(4), 423-435 ( ).
- DOI: 10.1016/j.toxicon.2006.11.022
- Choi Y.S., Cho E.S., Je Y.H., Roh J.Y., Chang J.H., Li M.S., Seo S.J., Sohn H.D., Jin B.R. Isolation and characterization of a strain of Bacillus thuringiensis subsp. morrisoni PG-14 encoding delta-endotoxin Cry1Ac. Current Microbiology, 2004, 48(1): 47-50 ( ).
- DOI: 10.1007/s00284-003-4102-9
- Kim Y.T., Huang H.T. The β-exotoxins of Bacillus thuringiensis. I. Isolation and characterization. Journal of Invertebrate Pathology, 1970, 15(1): 100-108 (
- DOI: 10.1016/0022-2011(70)90103-5)
- Raddadi N., Cherif A., Ouzari H., Marzorati M., Brusetti L., Boudabous, A., Daffonchio D. Bacillus thuringiensis beyond insect biocontrol: plant growth promotion and biosafety of polyvalent strains. Annals of Microbiology, 2007, 57(4): 481-494 ( ).
- DOI: 10.1007/BF03175344
- Donmez V.F., Uysal B.D., Erkol E.F., Sezai C.R. Biological control of root rot disease caused by Rhizoctonia solani Kuhn on potato and bean using antagonist bacteria. Acta scientiarum Polonorum. Hortorum cultus = Ogrodnictwo, 2015, 14(5): 29-40.
- Malovichko Y.V., Nizhnikov A.A., Antonets K.S. Repertoire of the Bacillus thuringiensis virulence factors unrelated to major classes of protein toxins and its role in specificity of host-pathogen interactions. toxins, 2019, 11(6): e11060347 ( ).
- DOI: 10.3390/toxins11060347
- Choudhary D.K., Johri B.N. Interactions of Bacillus spp. and plants - with special reference to induced systemic resistance. Microbiol. Res., 2009, 164(5): 493-513 ( ).
- DOI: 10.1016/j.micres.2008.08.007
- Kumar P., Dubey R.C., Mahshwari D.K. Bacillus strain isolated from rhizosphere showed plant growth promoting and antagonistic activity against phythopathogens. Microbiol. Res., 2012, 167(8): 493-499 ( ).
- DOI: 10.1016/j.micres.2012.05.002
- Chatterjee S.N., Bhattacharya T., Dangar T.K., Chandra G. Ecology and diversity of Bacillus thuringiensis in soil environment. African Journal of Biotechnology, 2007, 6(13): 1587-1591.
- Das J., Dangar T.K. Diversity of Bacillus thuringiensis in the rice field soils of different ecologies in India. Indian J. Microbiol., 2007, 47(4): 364-368 ( ).
- DOI: 10.1007/s12088-007-0065-z
- Ramalakshmi A., Udayasuriyan V. Diversity of Bacillus thuringiensis isolated from Western Ghats of Tamil Nadu state, India. Current Microbiology, 2010, 61(1): 13-18 ( ).
- DOI: 10.1007/s00284-009-9569-6
- Pane C., Villecco D., Campanile F., Zaccardelli M. Novel strains of Bacillus isolated from compost and compost-amended soils as biological control agents against soil-borne phytopathogenic fungi. Biol. Sci. Technol., 2012, 22(12): 1373-1388 ( ).
- DOI: 10.1080/09583157.2012.729143
- Akram W., Mahboob A., Javed A.A. Bacillus thuringiensis strain 199 can induce systemic resistance in tomato against Fusarium wilt. Eur. J. Microbiol. Immunol., 2013, 3(4): 275-280 ( ).
- DOI: 10.1556/EuJMI.3.2013.4.7
- Tao A., Pang F., Huang S., Yu G., Li B., Wang T. Characterization of endophytic Bacillus thuringiensis strains isolated from wheat plants as biocontrol agents against wheat flagsmut. Biocontrol. Sci. Technol., 2014, 24(8): 901-924 ( ).
- DOI: 10.1080/09583157.2014.904502
- Lacey L.A., Grywaczet D., Shapiro-Ilan D., Frutos R., Brownbridge M., Goettel M.S. Insect pathogens as biological control agents: back to the future. Journal of Invertebrate Pathology, 2015, 132: 1-41 ( ).
- DOI: 10.1016/j.jip.2015.07.009
- Eswarapriya B., Gopalsamy B., Kameswari B., Meera R., Devi P. Insecticidal activity of Bacillus thuringiensis IBt-15 strain against Plutella xylostella. Int. J. Pharm. Tech. Res., 2010, 2(3): 2048-2053.
- Patel K.D., Bhanshali F.C., Chaudhary A.V., Ingle S.S. A new enrichment method for isolation of Bacillus thuringiensis from diverse sample types. Appl. Biochem. Biotechnol., 2013, 170: 58-66 ( ).
- DOI: 10.1007/s12010-013-0145-y
- Рахманин Ю.А., Новиков С.М., Румянцев Г.И., Иванов С.И. Оценка ущерба здоровью человека как одно из приоритетных направлений экологии человека и инструмент обоснования управленческих решений. Гигиена и санитария, 2006, 5: 10-13.
- Raddadi N., Cherif A., Ouzari H., Marzorati M., Brusetti L., Boudabous A., Daffonchio D. Bacillus thuringiensis beyond insect biocontrol: plant growth promotion and biosafety of polyvalent strains. Annals of Microbiology, 2007, 57(4): 481-494 ( ).
- DOI: 10.1007/BF03175344
- Narayanasamy P. Biological management of diseases of crops. Progress in biological control (Book 15). Springer, Dordrecht, 2013: 295-429 ( ).
- DOI: 10.1007/978-94-007-6380-7
- Patel K.D., Bhanshali F.C., Ingle S.S. Diversity and characterization of Bacillus thuringiensis isolates from alluvial soils of Mahi river basin, India. J. Adv. Dev. Res., 2011, 2(1): 14-20.
- Ермолова В.П. Вacillus thuringiensis из природных субстратов Ленинградской области: выделение и идентификация. Сельскохозяйственная биология, 2016, 51(1): 128-131 ( ).
- DOI: 10.15389/agrobioligy.2016.1.128rus
- Bravo A., Likitvivatanavong S., Gill S.S., Soberón M. Bacillus thuringiensis: a story of a successful bioinsecticide. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 2011, 41(7): 423-431 ( ).
- DOI: 10.1016/j.ibmb.2011.02.006
- Jouzani G.S., Valijanian E., Sharafi R. Bacillus thuringiensis: a successful insecticide with new environmental features and tidings. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2017, 101(7): 2691-2711 ( ).
- DOI: 10.1007/s00253-017-8175-y
- Ал-Хамада А.Д. Выделение энтомопатогенов Вacillus thuringiensis (Bt) из региона Deir Ezzor Сирии и их биотестирование. Вестник защиты растений, 2009, 4: 54-62.
- Гришечкина С.Д., Ермолова В.П., Романова Т.А., Нижников А.А. Поиск природных изолятов Bacillus thuringiensis для создания экологически безопасных биологических препаратов. Сельскохозяйственная биология, 2018, 53(5): 1062-1069 ( ).
- DOI: 10.15389/agrobiology.2018.5.1062rus
- de Barjac H., Bonnefoi A. A classification of strains of Bacillus thuringiensis Berliner with a key to their differentiation. Journal of Invertebrate Pathology, 1968, 11: 335-347.
- Hansen B.M., Hendriksen N.B. Detection of enterotoxic Bacillus cereus and Bacillus thuringiensis strains by PCR analysis. Applied and Environmental Microbiology, 2001, 67(1): 185-189 ( ).
- DOI: 10.1128/AEM.67.1.185-189.2001
- Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1977, 74(12): 5463-5467 ( ).
- DOI: 10.1073/pnas.74.12.5463
- Smirnoff U.A. The formation of crystals in Bacillus thuringiensis var thuringiensis Berliner before sporulation of temperature inculcation. J. Insect Pathol., 1965, 2: 242-250.
- Коллекция штаммов бактерий-симбионтов вредных насекомых и грызунов, пригодных для биоконтроля численности вредителей сельскохозяйственных растений. СПб, 2014.
- Методические указания по применению и методам контроля качества инсектицидного микробиологического средства "Бактицид". М., 2001.
- Мокроусова Е.П., Глазунова И.Н., Кандыбин Н.В., Ермолова В.П. Совместное применение ингибиторов синтеза хитина с микробиологическими препаратами против вредителей шампиньонов. В cб.: Проблемы энтомологии в России. СПб, 1998, т. 2: 40-41.
- Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М., 1973.
- Punina N.V., Zotov V.S., Parkhomenko A.L. Genetic diversity of Bacillus thuringiensis from different geo-ecological regions of Ukraine by analyzing the 16S rRNA and gyrB genes and by AP-PCR and saAFLP. Acta Naturae, 2013, 5(1): 90-100.
- Bravo A., Sarabia S., Lopez L., Ontiveros H., Abarca C., Ortiz A., Quintero R. Characterization of cry genes in a Mexican Bacillus thuringiensis strain collection. Applied and Environmental Microbiology, 1998. 64(12): 4965-4972.
- Ben-Dov E., Zaritsky A., Dahan E., Barak Z., Sinai R., Manasherob R., Margalith Y. Extended screening by PCR for seven cry-group genes from field-collected strains of Bacillus thuringiensis. Applied and Environmental Microbiology, 1997, 63(12): 4883-4890.
- Guidi V., Patocchi N., Lüthy P., Tonolla M. Distribution of Bacillus thuringiensis subsp. israelensis in soil of a Swiss Wetland reserve after 22 years of mosquito control. Applied and Environmental Microbiology, 2011, 77(11): 3663-3668 ( ).
- DOI: 10.1128/AEM.00132-11
- Ben-Dov E. Bacillus thuringiensis subsp. israelensis and its dipteran-specific toxins. toxins, 2014, 6(4): 1222-1243 ( ).
- DOI: 10.3390/toxins6041222
- Рахман А.И., Ермолова В.П. Бактокулицид - эффективное экологически безопасное средство подавления численности кровососущих комаров. В кн.: Инфекционные болезни. СПб, 2015: 203-207.
- Кандыбин Н.В., Стусь А.А., Кузнецова Л.Н. Действие бактокулицида на личинок малярийного комара (Anopheles maculipennis) крымской популяции. Бюллетень ВНИИСХМ, 1981, 33: 54-57.
- Крыжко А.В., Кузнецова Л.Н. Стимулирующий эффект энтомопатогенных штаммов Bacillus thuringiensis на морфометрические показатели растений салата. Вестник Воронежского государственного университета, 2017, 4: 51-53.
- Чеботарь В.К., Щербаков А.В., Щербакова Е.Н., Масленникова С.Н., ЗаплаткинА.Н., Мальфанова Н.В. Эндофитные бактерии как перспективный биотехнологический ресурс и их разнообразие. Сельскохозяйственная биология, 2015, 50(5): 648-654 ( ).
- DOI: 10.15389/agrobiology.2015.5.648rus
- Штерншис М.В., Беляев А.А., Цветкова В.П., Шпатова Т.В., Леляк А.А., Бахвалов С.А. Биопрепараты на основе бактерий рода Bacillus для управления здоровьем растений. Новосибирск, 2016.
- Смирнов О.В., Гришечкина С.Д. Полифункциональная активность Bacillus thuringiensis Berliner. Сельскохозяйственная биология, 2011, 3: 123-126.
- Salama H.S., Foda M.S., Zaki F.N., Moawad S. Potency of combinations of Bacillus thuringiensis and chemical insecticides on Spodoptera littoralis (Lepidoptera: Noctuidae). Journal of Economic Entomology, 1984, 77(4): 885-890 ( ).
- DOI: 10.1093/jee/77.4.885
- Гришечкина С.Д., Ермолова В.П., Коваленко Т.К., Антонец К.С., Белоусова М.Е., Яхно В.В., Нижников А.А. Полифункциональные свойства производственного штамма Bacillus thuringiensis var. thuringiensis 800/15. Сельскохозяйственная биология, 2019, 54(3): 494-504 ( ).
- DOI: 10.15389/agrobiology.2019.3.494rus
- Zhang L., Qiu S., Guan X. Effect of chemical additives on Bacillus thuringiensis (Bacillales: Bacillaceae) against Plutella xylostella (Lepidoptera: Pyralidae). Journal of Economic Entomology, 2013, 106(3): 1075-1080 ( ).
- DOI: 10.1603/ec1228
- Tetreau G., Alessi M., Veyrenc S., Périgon S., David J.-Ph., Reynaud S., Després L. Fate of Bacillus thuringiensis subsp. israelensis in the field: evidence for spore recycling and differential persistence of toxins in leaf litter. Applied and Environmental Microbiology, 2012, 78(23): 8362-8367 ( ).
- DOI: 10.1128/AEM.02088-12
- Derua Y.A., Kweka E.J., Kisinza W.N. Bacterial larvicides used for malaria vector control in sub-Saharan Africa: review of their effectiveness and operational feasibility. Parasites Vectors, 2019, 12: 426 ( ).
- DOI: 10.1186/s13071-019-3683-5
- Lacey L.A. Bacillus thuringiensis serovariety israelensis and Bacillus sphaericus for mosquito control. Journal of the American Mosquito Control Association, 2007, 23(2 Suppl): 133-163 ( [133:BTSIAB]2.0.CO;2).
- DOI: 10.2987/8756-971X(2007)23