Механизмы действия и эффективность микробиологического препарата бацикола

Для биологической защиты сельскохозяйственных культур применяют различные группы агентов контроля вредных объектов. В настоящее время значительное внимание уделяется бактериям, выполняющим фито-защитные функции. Бактерии рода Bacillus — одни из наиболее перспективных и широко используемых для создания биопрепаратов. Они обладают патогенными свойствами в отношении вредных насекомых-фитофагов и фитопатогенов (1-14). Доминирующая роль принадлежит препаратам на основе Bacillus thuringiensis Berliner (Вt). В мировой практике Bt исполь-

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (Соглашение ¹ 14.604.21.0024, RFMEFI60414X0024).

зуют в качестве безопасного энтомоцидного средства, его доля на рынке биопестицидов — около 90-95 %.

Высокие адаптивные возможности аэробных спорообразующих бактерий группы тюрингиензис в различных экстремальных условиях обусловливают их широкое распространение в природе. Наибольшее количество бацилл изолируется из почвы, они часто встречаются в воде, а также выделяются из больных насекомых и их трупов. Идентифицировано более 70 разновидностей Вt, в значительной степени эффективных против фитофагов из отрядов Lepidoptera , Coleoptera , Diptera и Hymenoptera. Бактерии Bt способны длительное время сохранять жизнеспособность после обработки растений. Они обладают высокой селективностью, эффективны в отношении целевых объектов, безопасны для человека, теплокровных животных и полезных организмов (15). Антифидантное, тератогенное и дере-продуктивное свойства обеспечивают их высокую биологическую эффективность. Биопрепараты, созданные на основе Bt, технологичны при производстве и применении.

Для биоконтроля насекомых в агроценозах наиболее широко используются препараты на основе трех патовариантов Вt. Патовар А — подвиды Вt, кристаллы эндотоксинов которых с наибольшей активностью влияют на чешуекрылых ( Lepidoptera ). Они служат продуцентами таких биопрепаратов, как битоксибациллин (Bt var. thuringiensis ), дендробациллин (Bt var. dendrolimus ), энтобактерин (Bt var. galleria ), лепидоцид (Россия), дипел (США), бактоспеин (Bt var. kurstaki ) (Франция) и ряд других. Насчитывается свыше 70 видов насекомых, чувствительных к этому патоварианту. Патовар В — подвиды Вt (Bt var. israelensis ), применяемые как продуценты ларвицидных биопрепаратов: бактокулицида, бактицида (Россия), бактимоса (Франция), текнара (Швейцария), вектобака (США) и др., которые поражают личинок кровососущих комаров и мошек, а также растительноядных комаров (рисового и шампиньонного) ( Diptera ). Патовар С — подвиды Вt (Bt var. tenebrionis, Bt var. darmstadiensis ), активные против жуков ( Coleoptera ), служат продуцентами биопрепаратов децимид, колорадо, бацикол (Россия), новодор (Дания) и др. (2). Выявлен также новый патовар этой бациллы — F (fungi, грибы) (1).

Во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИСХМ) создан бацикол — биопрепарат энтомопатогенного действия на основе B. thuringiensis var. darmstadiensis (Н₁₀), содержащий компоненты культуральной жидкости, споры, энтомоцидные и фунгицидные экзо- и эндотоксины, благодаря которым он обладает полифункциональ-ными свойствами. Предлагаются следующие формы бацикола: сухой порошок, паста и жидкий препарат.

Бацикол по назначению и эффективности подобен битоксибацил-лину (БТБ). Последний обладает энтомоцидным действием в отношении широкого круга вредителей-фитофагов. Он рекомендован для применения против гусениц капустной совки ( Mamestra brassicae L.), капустной и репной белянок ( Pieris brassicae , P . rapae L.) на капусте; гусениц лугового мотылька ( Loxostege sticticalis L.) на посевах свеклы, люцерны, подсолнечника, моркови, капусты; гроздевой листовертки ( Polychrosis botrana Schiff.) на винограде; гусениц хлопковой совки ( Heliothis zea F.), озимой совки ( Scotia segetum Schiff.) и карадрины ( Laphigma exigua Hb.) на хлопчатнике; гусениц яблонной и плодовой молей ( Yponomeuta malinellus Zell., Y . padel-lus L.), боярышницы ( Aporia crataegi L.), американской белой бабочки ( Hy-phantria cunea Drury) на плодовых деревьях и ягодных кустах; боярышниковой листовертки ( Archips crataegana Hb.), непарного и кольчатого шелко-686

прядов ( Ocneria dispar L. и Malacosoma neustria L.), зимней пяденицы ( Op-erophtera brumata Cl.), пяденицы обдирало ( Erannis defoliaria L.), златогузoк ( Euproctis chrysorrhoea L., E. karghalica M.) на плодовых и древесных растениях, личинок колорадского жука ( Leptinotarsa decemlineata Say) на картофеле, томатах, баклажанах; паутинного клеща ( Tetranychus urticae Koch) на огурцах в закрытом грунте, бледноногого крыжовникового пилильщика ( Pristiphora pallipes Lep.), желтого крыжовникового пилильщика ( Pteron-idea ribesii Scop . ) на смородине, крыжовнике и других вредителей (2). Кроме того, на смородине отмечена эффективность БТБ против смородинной узкотелой златки ( Agrilus ribesi Schaefer) (16). Широкие испытания БТБ, проведенные в различных регионах Российской Федерации и ближнего зарубежья (Краснодарский, Ставропольский край, Северная Осетия, Ленинградская обл. республика Крым, Закарпатье, Беларусь, Литва), показали его высокую эффективность — от 80 до 100 % (2).

Для успешного использования биопрепаратов в защитных мероприятиях необходимо учитывать особенности как самих патогенов, так и насекомых, против которых они применяются. В связи с этим важно знать механизмы их взаимоотношений друг с другом, а также с окружающей средой. B. thuringiensis , подобно другим бациллам, обладает физиологическими и биохимическими свойствами, обеспечивающими усвоение питательных субстратов, а также антибиоз в отношении партнеров по биоценозу. Бактерии из рода Bacillus характеризуются полиферментативными свойствами. У них обнаружены различные ферменты из класса гидролаз, благодаря чему одновременно проявляется активность против вредных насекомых и фитопатогенных грибов (1, 17-19).

Действие Вt на вредителей обусловливается энтомотоксическим, энтомопатогенным и метатоксическим эффектами за счет наличия кристаллов эндотоксина, экзотоксина, фосфолипазы С и спор. Такой набор факторов вирулентности действует в разной степени и в разных сочетаниях на насекомых разных видов. Бактерии вызывают заболевания, которые сопровождаются септицемией — сильным поражением, при котором гемолимфа и ее фагоцитарные и неспецифические механизмы иммунитета уже не в состоянии подавлять размножение микроорганизмов, беспрерывно проникающих в нее. Клетки пораженных тканей разрываются, и бактерия-паразит переходит в больших количествах в гемолимфу, вызывая септицемию. Бактерии проникают в эпителий кишечника, где интенсивно размножаются и вызывают гибель насекомых (2).

Механизм антифунгального действия Вt связан с рядом факторов. Бактерии продуцируют и выделяют во внешнюю среду литические ферменты, в частности протеазу и хитиназу, которые лизируют клеточные стенки фитопатогенных грибов (20-24). При лизисе содержимое гиф гриба становится источником питания и энергии бацилл. Кроме того, бациллы могут вырабатывать антибиотики, которые угнетающе действуют на грибы (25).

В последнее время много внимания уделяется исследованиям, посвященным образованию бактериями рода Bacillus липопептидных циклических антибиотиков, отвечающих за антагонистический эффект (26-32).

Влияние В. subtilis на Fusarium oxysporum объясняют совместным действием миколитических ферментов и антибиотических веществ (33). Некоторые авторы указывают на связь антибиотической активности с δ -эндотоксином: возможно, у B. thuringiensis var. thuringiensis его антифун-гальный эффект обусловлен разобщением окислительного фосфорилирования и дыхания у объектов действия (34).

Высокие потери урожая из-за вредителей и болезней в сочетании с потребностью в экологически чистой продукции делают использование микробиологических препаратов крайне актуальным. Однако по сравнению с химическими пестицидами их ассортимент меньше, поэтому необходимо создавать и использовать новые рецептуры.

Наши исследования позволили оценить спектр действия и выявить эффективность разработанного во ВНИИСХМ биопрепарата баци-кола в отношении массовых вредителей, преимущественно вредителей фитофагов из отряда жесткокрылых ( Coleoptera ) (35), а также против фитопатогенов, вызывающих болезни растений (36), что расширяет возможности его применения.

В настоящей работе мы обобщили результаты изучения эффективности бацикола против вредителей и фитопатогенов на ряде сельскохозяйственных культур в разных зонах и при различных технологиях выращивания.

Методика. Полевые и вегетационные испытания проводили в 19942013 годах в разных областях России . В исследованиях использовали инсектицидный биопрепарат бацикол (ВНИИСХМ) в жидкой форме (титр спор 3,5½10⁹/мл). Опыты проводили в 3-кратной повторности.

На картофеле (сорта Невский, Луговской, Елизавета) действие ба-цикола против колорадского жука ( Leptinotarsa decemlineata Say) изучали в хозяйствах Ленинградской и Новосибирской областей. Посадки картофеля площадью 200 м², заселенные колорадским жуком, опрыскивали препаратом из расчета 12-15 л/га с расходом рабочей жидкости 400 л/га. Учеты осуществляли на 25 растениях, отобранных по диагонали участка, до обработки и на 5-10-е сут после нее.

У земляники сорта Царскосельская растения опрыскивали в период выдвижения бутонов в Ленинградской области на участках площадью 100 м². Норма применения препарата — 15 л/га. Поврежденность бутонов землянично-малинным долгоносиком ( Anthonomus rubi Hbst.) учитывали до обработки, а также на 10-е и 20-е сут на 25 растениях. Поражение ягод серой гнилью оценивали до обработки и на 20-е сут.

На брюкве, рапсе, горчице, капусте эффективность препарата (12 л/га) против крестоцветных блошек ( Phyllotreta ), капустного листоеда ( Phaedon cochleariae F.) изучали в Ленинградской, Новосибирской, Волгоградской областях на участках площадью 50 м². Учеты проводили до обработки, на 5-е и 10-е сут после нее. Просматривали по 20 растений и подсчитывали процент заселенных.

Обработку растений моркови (15 л/га) против морковной листо-блошки ( Trioza apicalis Frst.) проводили на делянках площадью 25 м² (учеты до обработки и на 10-е сут на 20 растениях).

Растения малины против малинного клеща Eriophyes gracillus Nal. обрабатывали бациколом (15 л/га). В выборке из 10-30 листьев подсчитывали число клещей до и после обработки.

Цветочные культуры против трипсов ( Thysanoptera ) опрыскивали (20 л/га) в теплицах. Процент заселенных растений подсчитывали до обработки и на 10-е сут.

На гречихе сорта Изумруд в Приморском крае (г. Уссурийск) испытывали действие бацикола (20 л/га) против гречишного долгоносика ( Rhinoncus sibiricus Faust). Обрабатывали вегетирующие растения. Повреж-денность учитывали в фазу всходов на листьях, в период цветения и перед уборкой на стеблях.

При оценке эффективности бацикола против фитопатогенных грибов использовали технологии применения, соответствующие типу паразитизма и экологическим особенностями патогена. Вегетирующие растения 688

земляники cорта Царскосельская обрабатывали бациколом (15 л/га) против серой гнили ( Botrytis cinerea ), распространение которой оценивали по числу пораженных ягод. Против возбудителя фузариозного увядания томатов и льна ( Fusarium oxysporum ) почву, инфицированную фитопатоген-ном, поливали препаратом из расчета 100 мл/кг. Эффективность предпосевной обработки семян изучали на льне — против фузариозного увядания, на ячмене — против гельминтоспориозной корневой гнили ( Bipolaris sorokiniana ) и на картофеле — против ризоктониоза ( Rhizoctonia solani ). Семенной материал 3 ч замачивали в препарате. Искусственные инфекционные фоны создавали согласно методическим указаниям (37, 38).

Распространение (Р) и развитие (R) болезни оценивали по формулам (39): Р = А ½ 100/N, где Р — доля больных растений, %, А — число больных растений, N — общее число растений в пробах; R = Σ (а ½ в)/N ½ K, где R — степень развития болезни, %; Σ (а ½ в) — сумма произведения числа пораженных растений (а) на соответствующий балл (в); N — общее число учтенных растений; К — высший балл поражения шкалы.

Пораженность фузариозным увяданием на льне учитывали по шкале Н.И. Лошаковой с соавт. (40), на томатах — по С.Д. Гришечкиной с соавт. (36). Пораженность растений ячменя корневой гнилью оценивали по шкале ВИЗР (Всероссийский НИИ защиты растений, г. Санкт-Петербург) (41). Пораженность клубней картофеля ризоктониозом учитывали в соответствии с методическими указаниями (42).

Результаты. Ранее было установлено действие бацикола на колорадского жука. Обработки растений картофеля, проведенные в Ставропольском и Краснодарском краях, Волгоградской и Ленинградской областях, в Северной Осетии показали высокую (до 96-100 %) активность препарата против этого вредителя (2).

Бацикол проявил эффективность в отношении опасных массовых вредителей: крестоцветных блошек из рода Phyllotreta (43), восточного горчичного листоеда Colaphellus hoefti Men., хлебной полосатой блошки Phyl-lotreta vittula Redt., рапсового цветоеда Meligethes aeneus F., капустного листоеда Phaedon cochleariae F., ильмового листоеда Хanthogaleruca luteola M u ller (44), злаковой пьявицы Oulema melanopus L., крестоцветных клопов ( Eurydema ), щитовок ( Diaspididae ) (2), землянично-малинного долгоносика Anthonomus rubi Hbst. (45), гречишного долгоносика Rhinoncus sibiricus Faust (46), морковной листоблошки Trioza apicalis Frst., малинного клеща Eriophyes gracilis Nal. (47), трипсов Thysanoptera (48) (табл.).

Эффективность жидкой формы препарата бацикола на основе Bacillus thuringiensis var. darmstadiensis (Н₁₀), разработанного во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) против вредителей-фитофагов на различных сельскохозяйственных культурах (1994-2013 годы)

Вредитель	Культура	Место проведения испытаний	Биологическая эф фективность, %
Колорадский жук Leptinotarsa decemlineata Say	Картофель	Новосибирская и
		Ленинградская обл.	96-100
Крестоцветные блошки из р. Phyllotreta	Капуста	Новосибирская и
		Ленинградская обл.	92-96
Восточный горчичный листоед Colaphellus
hoefti Men.	Горчица	Волгоградская обл.	98
Хлебная полосатая блошка Phyllotreta vittula Redt.	Яровые	Ставропольский
	зерновые	край	89
Злаковая пьявица Oulema melanopus L.	Зерновые	Ставропольский
		край	82-100
Рапсовый цветоед Meligethes aeneus F.	Рапс	Волгоградская обл.	75-80
Капустный листоед Phaedon cochleariae F.	Капуста	Волгоградская обл.	82,5-98,9
Ильмовый листоед Xanthogaleruca luteola M u ller	Капуста	Волгоградская обл.	86-90

Продолжение таблицы

Землянично-малинный долгоносик Anthonomus	Земляника	Ленинградская обл.
rubi Hbst. Гречишный долгоносик Rhinoncus sibiricus Faust	Гречиха	Приморский край	75-80 56
Морковная листоблошка Trioza apicalis Frst.	Морковь	Ленинградская обл.	47,2
Малинный клещ Eriophyes gracilis Nal.	Малина	Ленинградская обл.	96,3
Трипсы Thysanoptera	Цветочные культуры	Ленинградская обл.	80-90

При изучении эффективности биопрепарата против земляничномалинного долгоносика было выявлено его действие на возбудителя серой гнили Botrytis cinerea Pers. у земляники. Ранее в опытах in vitro мы наблюдали антифунгальное действие бацикола в отношении ряда фитопатоген-ных грибов. При внесении препарата в среду в концентрации 10 % отмечали ингибирование роста колоний грибов Botrytis cinerea Pers. на 100 %, Pythium sp. — на 80 %, Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker — на 70 %, Verticillium dahliae Kleb. — на 52 %, Rhizoctonia solani Kuhn — на 42 %, Fusarium avenaceum (Fr.) Sacc. — на 51 %, F. oxysporum Schlecht. — на 43 %, F. solani Аpp. et Wr. — на 26 % (49).

Эффективность препарата в отношении ряда фитопатогенов была подтверждена в полевых и вегетационных опытах. При опрыскивании растений земляники против возбудителя серой гнили она составляла 60-74 % (44); при поливе почвы против фузариозного увядания на томатах — 7487 % (50), на льне — 34-42 % (51); при замачивании семян ячменя против возбудителя корневой гнили — 66-71 % (52); при обработке клубней картофеля против ризоктониоза — 40-45 % (53).

Таким образом, полученные результаты расширяют представления о биологических особенностях Bacillus thuringiensis и, в частности, о его действии на представителей различных групп вредителей и возбудителей опасных заболеваний многих культурных растений. Препарат бацикол наряду с энтомоцидной обладает также и антифунгальной активностью, что имеет технологическую перспективу. Нами было обнаружено его действие на землянично-малинного и гречишного долгоносиков, крестоцветных блошек, морковную листоблошку, малинного клеща, трипсов, а также на возбудителей заболеваний — Botrytis cinerea Pers., Pythiиm sp., Bipolaris so-rokiniana (Sacc.) Shoemaker, Verticillium dahliaе Kleb., Rhizoctonia solani Kuhn, Fusarium avenaceum (Fr.) Sacc., F. oxysporum Schlecht, F. solani Аpp. et Wr. Включение бацикола в перечень микробиологических препаратов может расширить ассортимент биологических средств защиты растений и сферу их применения, что будет способствовать получению экологически чистого продовольствия и охране окружающей среды.

Л И Т Е Р А Т У Р А

Sel’skokhozyaistvennaya biologiya [ Agricultural Biology ], 2015, V. 50, ¹ 5, pp. 685-693

MECHANISM AND ACTIVITY SPECTRUM OF MICROBIOLOGICAL PREPARATION BATSIKOL WITH PHYTOPROTECTIVE ACTION

Acknowledgements

Supported by Ministry of Education and Sciences of the Russian Federation (Agreement No 14.604.21.0024, RFMEFI60414X0024).