doi: 10.15389/agrobiology.2019.3.494rus
УДК 632:632.937.15:579.64
Работа поддержана проектом прикладных научных исследований и экспериментальных разработок (ПНИЭР) по лоту шифр 2017-14-579-0030 по теме «Создание микробиологических препаратов для расширения адаптационного потенциала сельскохозяйственных культур по питанию, устойчивости к стрессам и фитопатогенам» (шифр заявки 2017-14-579-0030-013), соглашение № 14.607.21.0178, уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI60717X0178.
ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО
ШТАММА Bacillus thuringiensis var. thuringiensis 800/15
С.Д. ГРИШЕЧКИНА1, В.П. ЕРМОЛОВА1, Т.К. КОВАЛЕНКО2,
К.С. АНТОНЕЦ1, М.Е. БЕЛОУСОВА1, В.В. ЯХНО1, А.А. НИЖНИКОВ1
Биологические методы регуляции численности вредных организмов — перспективная альтернатива традиционным химическим препаратам. В настоящее время кристаллообразующие бактерии Bacillus thuringiensis рассматриваются в качестве основы производства биологических инсектицидов, поскольку обладают высокой специфичностью в отношении целевых вредителей, безопасны для человека и окружающей среды. Во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии разработан и получен энтомоцидный биологический препарат широкого спектра действия на основе приоритетного штамма Bacillus thuringiensis var.thuringiensis (BtH1) 800/15. Мы впервые установили, что препарат на основе BtH1 800/15 увеличивает всхожесть семян, высоту проростков и длину корней у различных сельскохозяйственных культур, а также выявили ингибирующую активность препарата в отношении фитопатогенных грибов. Целью нашей работы было изучение полифункциональных свойств препарата на основе штамма Bacillus thuringiensis var. thuringiensis 800/15. Штамм выделили из личинок колорадского жука (Leptinotarsa deсemlineаta Say.) в Ленинградской области, изучили его культурально-морфологические, биохимические, серологические свойства и охарактеризовали согласно классификации H. Dе Barjac и A. Bonnefoi. Секвенирование последовательностей, кодирующих 16S рРНК и B-субъединицу ДНК-гиразы (gyrB), позволило подтвердить, что выделенный штамм 800/15 представляет собой Bacillus thuringiensis var. thuringiensis. Биологический препарат на основе BtH1 800/15 в жидкой форме содержал компоненты культуральной жидкости, споры и энтомоцидные экзо- и эндотоксины. Исходные значения биологической активности препарата были следующими: титр — 3,5×109 КОЕ/мл, содержание экзотоксина для личинок комнатной мухи Musca domestica Linn. в ЛК50 — 3,1 мкл/г корма, энтомоцидная активность для личинок колорадского жука Leptinotarsa decemlineata Say в ЛК50 — 0,28 %. Полевые испытания, проведенные на разных сельскохозяйственных культурах в 2014-2017 годах в Ленинградской области, Краснодарском и Приморском краях, показали весьма высокую (66,7-100 %) эффективность препарата против колорадского жука, картофельной коровки (Henosepilachna vigintioctomaculata Motsch.), капустной моли (Plutella xylostella L.), капустной и репной белянок (Pieris brassica L., P. rapae L.), капустной совки (Barathra brassicae L.), желтого крыжовникового пилильщика (Pteronidea ribesii Scop.), паутинного клеща (Tetranichus urtica L.) и белокрылки (Trialeurodes vaporariorum West.). Лабораторная оценка выявила, что препарат не обладал фитотоксичностью, более того, проявлял ростстимулирующее действие на всхожесть семян (6-21 %), высоту проростков (4-52 %) и длину корней (12-52 %) в зависимости от культуры. Эффективность препарата в отношении фитопатогенных грибов не превышала 54 % и уступала по этим показателям ранее разработанному препарату на основе штамма BtH10 56. Установлена эффективность (100 %) совместного применения препарата BtH1 800/15 и химического инсектицида Децис Экстра, КЭ (концентрат эмульсии) со снижением норм применения соответственно в 2 и 3 раза на картофеле против картофельной коровки. Такая комбинация биологических и химических инсектицидов экономически оправдана и может быть успешно использована в условиях поля при выращивании картофеля.
Ключевые слова: Bacillus thuringiensis, насекомые-фитофаги, фитопатогены, полифункциональные свойства, энтомоцидная, антифунгальная и ростстимулирующая активность.
POLYFUNCTIONAL PROPERTIES OF THE Bacillus thuringiensis var. thuringiensis INDUSTRIAL STRAIN 800/15
S.D. Grishechkina1, V.P. Ermolova1, T.K. Kovalenko2, K.S. Antonets1,
M.Е. Belousova1, V.V. Yaкhno1, A.A. Nizhnikov1
Crop losses caused by pests can reach 40-50 % and even more. Application of biological methods for regulation of the harmful species is promising and providing ecological safety. Biological preparations based on the living cultures of microorganisms and their metabolites meet these requirements. Currently, the crystal-forming bacterium Bacillus thuringiensis is considered to be the most important species for production of biological insecticides, since this bacterium exhibits high specificity in relation to the target pathogens, safety for humans and the environment. At ARRIAM, the biological preparation based on the Bacillus thuringiensis var. thuringiensis (BtH1) 800/15 strain was developed. The strain was isolated from larvae of the Colorado potato beetle (Leptinotarsa deсemlineаta Say.) in the Leningrad region, studied for culture-morphological, biochemical and serological properties and identified according to the classification of De Barjac and Bonnefoi. Sequencing of the genes encoding 16S RNA and B-subunit of the DNA-gyrase (GyrB) confirmed that the isolated strain 800/15 belongs to Bacillus thuringiensis var. thuringiensis. The BtH1 800/15 strain was deposited in the Russian Collection of Agricultural Microorganisms (RCAM) under the registration number 611 (Patent of the Russian Federation RU 2514211 C1 of 27.04.2014). This paper is the first to report that the BtH1 800/15-based biologicals increases the germination of seeds, the height of seedlings and the root length of various crops, and also revealed the inhibitory activity against phytopathogenic fungi. The goal of this study was to investigate whether the biological preparation based on the BtH1 800/15 strain has multifunctional properties including entomocidal activity against mass insect pests of crops, growth-stimulating effect on economically significant plant species and antifungal activity against phytopathogenic fungi. The preparation based on the BtH1 800/15 strain is a liquid that is easily diluted with water to the required concentration and contains the components of the cultural medium, spores and entomocidal exo- and endotoxins. The initial values of the biological activity of the preparation were as follows: titer was 3.5×109 CFU/ml, exotoxin content for the Musca domestica Linn. larvae in LC50 was 3.1 μl/g of feed, entomocidal activity for the larvae of the Colorado beetle Leptinotarsa decemlineata Say. in LC50 was 0,28 %. The paper presents the data of field trials of the effectiveness of the preparation carried out on different agricultural crops in the period of 2014-2017 in the Leningrad Region, Krasnodar and Primorsky Krai against phytophagous insects, the Colorado beetle (L. decemlineata Say.), the 28-spotted potato ladybird (Henosepilachna vigintioctomaculata Motsch.), the diamondback moth (Plutella xylostella L.), the cabbage white and the small white (Pieris brassica L., P. rapae L.), cabbage moth (Barathra brassicae L.), gooseberry sawfly (Pteronidea ribesii Scop.), red spider mite (Tetranichus urtica Koch.) and whitefly (Trialeurodes vaporariorum West.). Field tests demonstrated the effectiveness of this biological preparation against harmful phytophagous insects (66.7-100 %). The laboratory tests revealed that the preparation did not exhibit phytotoxicity, moreover, it showed a growth-stimulating effect on the seed germination (up to 32 %), as well as the height of seedlings and root length (up to 52 %). The efficacy of the preparation against phytopathogenous fungi did not exceed 54 % and was inferior to the preparation based on the BtH10 strain 56. The combined use of the biological preparation based on the BtH1 800/15 strain with the chemical insecticide Decis Extra, CE (emulsion concentrate) on potato against H. vigintioctomaculata Motsch. was very efficient (100 %) even if the application rates were reduced 2 and 3 times, respectively. This combination of biological and chemical insecticides is economically valuable and can be successfully used in potato fields when they are pest-infected, with the predominance of larvae of older ages and imago, which allows a significant reduction of the pesticide load. Overall, data obtained show that the biological preparation based on the Bacillus thuringiensis var. thuringiensis strain 800/15 has multifunctional properties, including entomocidal, antifungal and growth-stimulating activities, and is also promising for joint use with chemical insecticides.
Keywords: Bacillus thuringiensis, phytophagous insects, phytopathogens, polyfunctional properties, entomocidal, antifungal and growth-stimulating activity.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной |
Поступила в редакцию |
