10.4. БИОПРЕПАРАТЫ НА ОСНОВЕ МИКРОБНЫХ ТОКСИНОВ И ФЕРМЕНТОВ
В соответствии с определением биологической защиты растений препараты на основе микробных метаболитов (токсинов, ферментов) относятся к биологическим препаратам. В данном случае имеются в виду природные микробные метаболиты, а не их синтетические аналоги.
Одними из первых выделены и испытаны на инсектицидную активность циклические олигопептиды (деструксин и боверицин) из энтомопатогенных грибов Meiharhizium anisopliae и Beauveria bassiana. В ВИЗР разработаны и прошли испытания препараты на основе токсинов, продуцируемых грибами Conidiobolus obscurus и Verticillium lecanii. Детальные исследования проведены под руководством Э. Г. Ворониной по созданию ряда метаболитных препаратов на основе токсинов энтомофторовых грибов, первый из которых известен как микоафидин-Т. Авторы обнаружили, что вещество, обусловливающее высокую инсектицидную активность биопрепарата, относится к классу фосфолипидов и токсинообразование стимулируется добавлением в питательную среду олеиновой кислоты. Следует отметить, что в отличие от фосфорорганического инсектицида токсин из энтомофторового гриба не обладает ацетилхолинэстеразной активностью, что указывает на его специфичность. Микоафидин-Т и энтокс (также на основе токсических метаболитов штамма гриба С. obscurus) показали высокую эффективность против тлей, белокрылки, трипсов, паутинных клещей. Эти препараты обладают высокой скоростью Действия. Гибель насекомых наступает через 1...3ч. Под руководством В. А. Павлюшина изучены энтомоцидные метаболиты грибов рода Lecanicillium (Verticillium) с дальнейшей разработкой биопрепарата. Установлено, что токсины преимущественно накапливаются в мицелии, хотя незначительная часть выделяется в культуральную жидкость. Проведена идентификация структуры токсина, извлеченного из биомассы гриба L. lecanii. Как и в случае с токсином из энтомофторового гриба, по структуре это оказался
фосфолипид —триглицеридный фосфоэфир, что указывает на закономерность синтеза фосфолипидов как микробных метаболитов у энтомопатогенных грибов. На основе комплекса инсектицидных фосфолипидов разработан биопрепарат вертициллин-М в форме эмульсии. По данным авторов, биологическая активность препарата в отношении различных видов тлей и белокрылки может достигать 100 %.
Вертициллин М создан на основе токсичных для насекомых фосфолипидов, выделенных из биомассы гриба Verticillium lecanii, штамм Р-81. Биологическая эффективность вертициллина М при опрыскивании 0,1. .0,5%-ным рабочим раствором в отношении оранжерейной белокрылки и различных видов тлей составляет
59... 100 % в широком диапазоне гидротермических условий. Препарат совместим с энтомофагами (Павлюшин, 1998).
Большое число метаболитов, представляющих интерес для защиты растений от вредных организмов, продуцируют актиноми-цеты Streptomyces spp.
Препараты на основе авермектинов. Авер-мектины — продукты жизнедеятельности актиномицета Streptomyces avermitilis, обладающие инсектицидной, акарицидной и нематоцидной активностью, впервые были описаны в конце 70-х годов XX в. и зарегистрированы в коллекции фирмы Merck (Германия). В процессе роста культура продуцента образует комплекс близких в химическом отношении веществ — авермектинов Aj, А2, Bj и В2, обладающих биологической активностью. Основа их химической структуры — макроциклический лактон, связанный с двумя остатками сахаров.
По механизму действия на насекомых авермектины относят к нейротоксинам. Они блокируют передачу нервного импульса у-ами-номасляной кислотой в нервно-мышечном синапсе. В результате такого воздействия снижается устойчивость мембран клеток мышц: насекомое быстро теряет подвижность, затем наступает паралич, который приводит к гибели.
Авермектины нестойки в почве и воде. Так, в водной суспензии, на которую воздействуют солнечные лучи и кислород, период их полураспада составляет 12 ч. В тонком поверхностном слое почвы, находящемся под воздействием солнечного излучения, период полураспада составляет 21 ч, а при перемешивании почвы варьирует от 20 до 47 дней. При попадании в почву авермектины прочно связываются ее частицами и не вымываются, что исключает загрязнение грунтовых вод (Березина и др., 1997). Важная особенность молекул авермектинов — их неспособность преодолевать растительные мембраны, поэтому они не обладают системным действием и не накапливаются в плодах и растительных остатках.
На основе авермектинов созданы отечественные препараты фитоверм, акарин, агравертин и др. Первым из них был разработан фитоверм.
Фитоверм выпускают в трех препаративных формах.
Фитоверм, КЭ* (0,2%-ный). Препарат рекомендован для применения на разных культурах против насекомых различных отрядов и клещей.
Фитоверм, КЭ* (1%-ный). Препарат идентичен по свойствам и спектру действия предыдущему препарату, но имеет большую концентрацию и более удобен для транспортировки.
Фитоверм, П* (0,2%-ный). Препарат предназначен для борьбы с галловыми нематодами при выращивании огурца и томата. Препарат вносят в почву (норма расхода 200...375 г/м2) на глубину
15.. .30 см за 1...3 дня до высадки рассады. В почве действующее вещество (аверсектин С) воздействует на головные рецепторы инвазионных личинок галловых нематод, вызывая у них устойчивую потерю ризотропизма. При этом личинки остаются живыми и сохраняют высокую двигательную способность в почве в течение 1 мес, но не способны инвазировать корни и в дальнейшем погибают от истощения (Чижов и др., 1998). Действие препарата продолжается в течение по крайней мере 1 мес. Препарат прочно связывается с частицами почвы, не вымывается поливной водой, не оказывает отрицательного воздействия на почвенную микрофлору и нетоксичен для дождевых червей и большинства почвенных беспозвоночных.
Алейцид. Препарат на основе метаболитного комплекса Streptomyces aurantiacus, штамм 775. Разработан в ВИЗР. Эффективен против оранжерейной белокрылки (биологическая эффективность 86...90 %), тлей и других сосущих насекомых. Галлица афи-димиза на всех стадиях развития, фитосейулюс на стадии яйца, энкарзия в фазе куколки невосприимчивы к алейциду, имаго хищного клеща маловосприимчивы (Павлюшин, 1998).
Хризомал. Препарат на основе метаболитного комплекса, продуцируемого S. chrysomallus Р-21, перспективен против корневых гнилей и мучнистой росы овощных культур.
Актинии. Действующее начало препарата — метаболиты Streptomyces sp. 0234 нонактиновой группы. Он разработан во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии под руководством Н. В. Кан-дыбина. Актинин эффективен в защищенном грунте против паутинных клещей, вызывая 95...98%-ную гибель вредителя через
1.. .3сут (Кандыбин и др. 1995). При опрыскивании пшеницы в Курганской области 0,5%-ным рабочим раствором против пшеничного трипса биологическая эффективность составила 96 %.
Некоторые ферменты, продуцируемые микроорганизмами, могут быть агентами биологической защиты растений. Часто высокоактивную хитиназу продуцируют грибы — антагонисты возбудителей болезней растений. Этот фермент разрушает хитин, содержащийся в клеточной стенке фитопатогенных грибов. Поэтому можно подобрать штамм микроорганизма — продуцента хитиназы для создания ферментного препарата против возбудителей болезней растений. Эффективным продуцентом хитиназы считается бактерия Serratia marcescens Bizio. Препарат хитиназы, полученный в ИЦиГ СО РАН, подавляет развитие фитопатогенных грибов родов Fusarium, Botrytis, Didymella. Ген хитиназы включают также в геном растения для получения растений, устойчивых к фитопатогенным грибам.
Преимущества и недостатки биопрепаратов на основе микробных метаболитов, в частности токсинов, состоят в следующем. Несомненные преимущества их — способность резко изменять фитосанитарную ситуацию благодаря высокой активности и почти немедленному действию, а также токсигенное последействие и малая вероятность возникновения устойчивости у целевых объектов. Как правило, эти биопрепараты достаточно быстро разлагаются в окружающей среде и поэтому не накапливаются в плодах. Так, для фитоверма установлен срок ожидания 1...3 дня, что позволяет проводить обработки на любой фазе развития растений, даже незадолго до сбора урожая. Микробные метаболиты меньше или вообще не зависят от абиотических факторов окружающей среды (температуры, влажности, УФ). Срок хранения выше, чем у биопрепаратов на основе пропагул. Для них характерен более широкий спектр действия, хотя это может превратиться в недостаток, если речь пойдет о полезных видах. Однако проведенные исследования на энтомофагах установили либо отсутствие их влияния, либо отрицательное воздействие в ограниченном интервале доз. Как правило, эти препараты можно сочетать с выпуском энтомофагов, хотя в каждом конкретном случае следует проявлять осторожность, особенно в отношении авермекти-новых препаратов. По имеющимся данным, метаболитные препараты нефитотоксичны.