РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт биологии Кафедра ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры Микробиологические препараты для защиты растений от фитопатогенных организмов Тюмень, 2015 г.

Бактериальные, грибковые и вирусные заболевания растений наносят значительный ущерб сельскохозяйственному производству. Несмотря на ежегодные затраты, направленные на борьбу с болезнями растений, в годы эпифитотий гибнет до 80% урожая и ухудшается качество сельскохозяйственной продукции.

Несмотря на высокую эффективность в подавлении численности вредных организмов, химические пестициды одновременно влияют на полезные нецелевые объекты, вызывают развитие резистентности у фитофагов и фитопатогенов, что приводит к нежелательному увеличению норм расхода пестицидов. Для защиты растений используются различные средства и методы, из которых наиболее распространены химические пестициды.

Разработкой методов борьбы с возбудителями болезней занимались еще в Древней Греции, где начали применять серу 2500 лет назад. В 1885 году против мучнистой росы винограда впервые применили бордосской жидкостью, затем одновременно с препаратами меди широко использовали неорганические и органические препараты серы.

Начало развитию биотехнологии микробных средств защиты растений было положено еще в ХIX в. в работах известного российского ученого И.И. Мечникова, первого в мире создавшего биологический препарат на основе выделенного им из природы энтомопатогенного гриба Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sor. Рис. Мечников И.И.

Интерес к исследованиям по энтомопатогенным биопрепаратам в России возрос в 40-е гг. ХХ в., а к 1960-м гг. разработаны отечественные бактериальные препараты на основе Bacillus thuringiensis (Bt) – «Дендробациллин» и «Энтобактерин», производство которых было освоено Бердским заводом биопрепаратов, в настоящее время – ПО «Сиббиофарм». Позже начались работы по биотехнологии микробных средств защиты растений от болезней на основе природных штаммов бактерий и грибов-антагонистов фитопатогенов. Первым грибным препаратом, разработанным на основе Trichoderma viride (lignorum) стал «Триходермин», а бактериальным – «Планриз» (первоначальное название «Ризоплан») на основе Pseudomonas fluorescens.

Ключевыми вопросами биотехнологии микробных средств защиты растений от вредителей и болезней являются: -выбор наиболее пригодных агентов биологической регуляции численности фитофагов и фитопатогенов, - механизм их взаимодействия с вредными видами и окружающей средой, -способы производства и форма препаратов, повышение эффективности использования в сельском и лесном хозяйстве.

Микробиологические препараты, или биопрепараты, представляют живые клетки отселектированных по полезным свойствам микроорганизмов, которые находятся или в культуральной жидкости, или адсорбированы на нейтральном носителе.

Средняя эффективность применения биологических препаратов составляет: - на зерновых культурах %; -на технических %; -на овощных и бобовых %. Микробиологические препараты в земледелии обеспечивают экономию до 1 млн. тонн азотных удобрений в год, оптимизацию фосфорного питания, снижение применения экологически опасных агрохимикатов в 1,5-2 раза, дополнительный сбор белка увеличивается на 3-4 млн. тонн.

Положительные и отрицательные свойства микробиологических препаратов 1. активность биопрепаратов в полевых условиях, в отличие от защищенного грунта, узкоспецифична, 2. эффективность их нестабильна и в значительной степени зависит от влажности почвы, температуры окружающей среды, типа почвы, её рН и других факторов. Биологические препараты требуют соблюдения определен­ных условий для проявления их положительного действия. Так, препараты на основе бактерий наиболее эффективны при температуре 20-30°С. При снижении ее до 17°С, а особенно 15°С, их эффективность резко снижается, они теряют положительные свойства в засушливые годы под влиянием интенсивной инсоляции, а в дождливую погоду - из-за смыва с поверхности растений. Препараты грибного происхождения эффективны при наличии достаточного количества влаги, от­носительная влажность воздуха должна быть % при температуре 20-25°С, для проявления максимальной эффективности требуется подкисленная реакция почвенного раствора, рН 5-6.

Рис. Эффективность пестицидов на искусственном фоне заражения твердой и пыльной головней семян яровой пшеницы

Примером препарата, разработанного в России на основе специализированного гиперпаразита фитопатогенных грибов, может служить «Ампеломицин», достаточно широко используемый в тепличных хозяйствах в конце ХХ в. Основа этого биологического фунгицида – пикнидиальный гриб Ampelomyces quisqualis, в естественных условиях паразитирующий на мицелии, конидиях и клейстотециях мучнисто- росяных грибов – Erysiphe spp., Sphaerotheca spp., Podosphaera spp.

Микробиологические препараты на основе грибов Первый отечественный биопрепарат против болезней растений создан в 60-е гг. ХХ в. в ВИЗРе на основе гриба Trichoderma viride (lignorum). Известно, что к этому роду принадлежит более 70% от общего количества грибов, выделяемых из супрессивных почв с высоким фунгистазисом. Грибы триходерма продуцируют антибиотики (пиридин и глитоксин), гидроли­тические ферменты, которые способны сдерживать рост фитопатогенов в ризосфере растений.

В лаборатории регуляторов роста и защиты растений КНИИСХ изу­чалась эффективность триходермина (8-й и 16-й штаммы гриба Т. lignorum), применяемого путем обработки семян яровой пшеницы и ячменя в дозе 1 л/т непосредственно перед посевом (за 1-3 дня до посева). Исследованиями выяснено, что данный прием против борьбы с гельминтоспориоз ной корневой гнилью был достаточно эффектив­ным. Биопрепарат надежно защищал растения от болезни (снижая в 1,8 раз развитие и 2,5 раза распространенность гнили в посевах), тем самым способствуя увеличению урожая пшеницы на 2,2 ц/га, ячменя - 2,7 ц/га. Урожайность повышалась вследствие возрастания продук­тивной кустистости и озерненности колоса.

В основе использования бактериальных препаратов против болезней растений также лежит механизм антибиоза, регулирующий взаимоотношение микроорганизмов в природе. Источником получения штаммов бактерий-антагонистов служат, как правило, супрессивные почвы. В настоящее время бактериальные препараты против болезней растений более распространены, чем грибные. Их основой являются бактерии двух родов: Микробиологические препараты на основе бактерий Pseudomonas Bacillus

На возможность использования бактерий р. Pseudomonas для подавления болезней растений обратили внимание еще в 1939 г. Е.Ф. Березова и А.Н. Наумова. Но только в конце 80-х гг. ХХ в. А.Н. Перебитюк (Институт генетики и цитологии АН Республики Беларусь) разработал биопрепарат «Планриз» на основе P. fluorescens штамма АР-33.

При выборе агента биоконтроля для создания всех микробных средств защиты растений важна селекция исходных штаммов на вирулентность, продуктивность, способность синтезировать ферменты или токсины. Важен подбор оптимальной питательной среды для культивирования биологических агентов. Культивирование в жидкой питательной среде (глубинный способ) используют, как правило, для получения бактериальных препаратов, и в определенной степени грибных. Главной особенностью производства вирусных энтомопатогенных препаратов является накопление вирусной биомассы на живых насекомых с последующим извлечением бакуловирусов из погибших особей, что более трудоемко, но экономически выгоднее из-за малых норм расхода вирусных инсектицидов.

ВЫВОДЫ Для интенсификации производства и применения биологических препаратов необходимы дальнейшие исследования по отбору наиболее пригодных агентов биологической регуляции численности фитофагов, разработке технологии их производства, повышению эффективности использования в сельском и лесном хозяйстве. Одними из проблем, тормозящих развитие биотехнологий микробных средств защиты растений в России, является бюрократическая и финансовая сложность государственной регистрации биопрепаратов, а также отсутствие льгот производителям продукции, использующим для защиты растений биопрепараты. При поддержке государства научные достижения российских ученых в области биотехнологии микробных средств защиты растений будут успешно реализованы и послужат дальнейшей экологизации растениеводства, что в конечном итоге обеспечит улучшение качества жизни и здоровья человека.