Дипломная работа: Оценка влияния микробиологических препаратов на тлей и их энтомофага - хищную галлицу Aphidoletes aphidimyza Rond

Дипломная работа: Оценка влияния микробиологических препаратов на тлей и их энтомофага - хищную галлицу Aphidoletes aphidimyza Rond

Дипломная работа

Оценка влияния микробиологических препаратов

на тлей и их энтомофага - хищную галлицу Aphidoletes aphidimyza Rond

Cодержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Тли, вредящие в защищенном грунте

1.2 Энтомофаги, применяемые против тлей в теплицах

1.3 Микробиологическая борьба с вредителями защищенного грунта

1.3.1 Систематическое положение актиномицетов

1.3.2 Распространение и экология

1.3.3 Препараты на основе актиномицетов рода Streptomyces

2. Материалы и методы

2.1 Место проведения опытов и материалы

2.1.2 Методы

2.1.3 Методика разведения виковой тли

2.1.4 Разведение галлицы

2.1.4.1 Оценка влияния микробиологических препаратов на пятнистую оранжерейную тлю в лабораторных условиях

2.1.4.2 Оценка влияния препаратов S-100кр. и П-56-1 на галлицу Aphidoletes aphidimyza

3. Результаты и обсуждение

3.1 Оценка влияния микробиологических препаратов на выживаемость и развитие пятнистой оранжерейной тли

3.2 Оценка влияния препаратов П-56-1 и S-100кр. на выживаемость и развитие пятнистой оранжерейной тли

3.3. Оценка влияния препаратов П-56-1 и S-100кр. на выживаемость галлицы  Aphidoletes aphidimyza на эмбриональной стадии развития

3.4. Оценка влияния препаратов П-56-1 и S-100кр. на выживаемость Aphidoletes aphidimyza на личиночной стадии развития

3.5 Оценка влияния П-56 и S-100кр. на выживаемость галлицы Aphidoletes aphidimyza Rond. на стадии образования куколки

3.6 Оценка влияния препаратов П-56-1 и S-100кр. на выживаемость Aphidoletes aphidimyza на стадии имаго

4. Определение экономической эффективности применения биопрепаратов в защите основных сельскохозяйственных культур

5. Безопасность и экология

5.1 Анализ условий и охраны труда

5.2 Организационные мероприятия и рекомендации по улучшению условий и охраны труда

5.3 Производственная санитария

5.4 Техника безопасности и пожарная безопасность

5.4.1 Требования безопасности к технологическим процессам

5.4.2 Техника безопасности при работе с насекомыми в теплицах

5.4.2.1 Требования безопасности при массовом разведении галлицы

5.4.3 Пожарная безопасность

5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

5.6 Экология

Выводы

Список литературы

Введение

Для подавления вредной деятельности тлей хозяйства вынуждены проводить в период вегетации многократные обработки растений различными инсектицидами. Регулярно повторяющиеся опрыскивания приводят к быстрому появлению устойчивых рас вредителей и снижают эффективность обработок. На эффективность обработок отрицательно сказывается также необходимость ограничения сроков опрыскиваний. Токсичность ядов для пчел и неблагоприятное воздействие инсектицидов на почву и растения – одна из причин снижения урожая. Химическому методу свойственны и другие недостатки. Поэтому применение биологического метода борьбы с тлями в теплицах, оранжереях и парниках представляет большой практический интерес.

Биологический метод борьбы с рядом опасных вредителей, причиняющих большой ущерб урожаю сельскохозяйственных культур, высокоэффективен как предупреждающий и сдерживающий их массовое размножение, распространение и вредоносность, безопасен для человека и теплокровных животных, насекомых опылителей и всей окружающей среды. Эффективность этого метода в значительной мере повышается при разумном сочетании его с агротехническими и химическими средствами.

Применение биологических средств защиты растений обеспечивает не только экономический (повышение урожайности, улучшение качества продукции, снижение себестоимости продукции, рост уровня рентабельности производства), но и социальный эффект (улучшение санитарно-гигиенических условий труда, улучшение условий окружающей среды). Однако, использование галлицы афидимизы, как и других энтомофагов сталкивается с необходимостью сочетания их применения с химическими препаратами против болезней растений. Эти препараты могут оказывать негативное действие на полезную фауну. Поэтому в последние годы очень актуальной задачей в разработке современной интегрированной системы защиты растений является оценка действия микробиологических инсектицидов на полезные виды членистоногих.

Цель работы заключается в изучении возможности совместного использования энтомофага хищной галлицы Aphidoletes aphidimyza Rond. и препаратов микробиологического происхождения предназначенных для использования против сосущих вредителей в защищенном грунте, а также оценить эффективность микробиологических препаратов на тлях. Для достижения этих целей нам необходимо было выполнить следующие задачи.

1)  Оценить влияние микробиологических препаратов на выживаемость и развитие пятнистой оранжерейной тли;

2)  Оценить влияние П-56-1 и S-100кр. на выживаемость хищной галлицы Aphidoletes aphidimyza Rond. на разных стадиях развития.

1. Литературный обзор

1.1 Тли, вредящие в защищенном грунте

Тли – широко распространенная и многочисленная группа сосущих насекомых-фитофагов, наносящих значительный экономический ущерб культурным растениям. Они относятся к отряду Homoptera –равнокрылые, семейству Aphididae –тли. При благоприятных условиях среды в короткие сроки достигают очень высокой численности.

Особенно вредоносны тли в условиях защищенного грунта, где складывается оптимальная ситуация для их развития (высокая температура и влажность, неограниченная кормовая база, отсутствие естественных врагов), что приводит иногда к полной потере урожая.

Вредоносность тлей обусловлена тем, что при питании они высасывают большое количество растительного сока и при этом вводят в ткань растений токсические и биологически активные вещества. Все это ведет к ухудшению питания растений, снижает их прирост, плодоношение, засухоустойчивость, холодостойкость и долговечность, приводит к деформации листьев и побегов, нарушая их функции. Опасность тлей усугубляется также тем, что они являются переносчиками более 270 различных видов фитопатогенных вирусов. На сладких экскрементах тлей (пади) в изобилии поселяется сажистый грибок, существенно затрудняющий фотосинтез и ухудшающий качество продукции.

Всего известно 3500 видов тлей, из них 30% - опаснейшие вредители растений, около 30 видов встречаются в закрытом грунте.

Бахчевая тля ( Aphis fragulae). Окраска тела изменчива – от желтой до темно-зеленой, почти черной. Личинки желтые или зеленые. Бескрылые самки имеют овальное тело длиной 2,2 мм, трубочки черные, хвостик с перехватом у основания. У крылатых тлей тело длиной 1,2-1,8 мм, голова черная, брюшко желтое или зеленое, с темными пятнами. Зимует в стадии личинки, нимфы и имаго, преимущественно на сорняках. Первые поколения вредителя состоят из бескрылых особей, позднее появляются и крылатые самки. Самка размножается девственным путем, рождая до 80 личинок. Развитие от личинки до взрослой особи длится 6-10 дней, после чего вновь происходит отрождение личинок. Развитие тли идет быстрее при умеренной влажности и температуре воздуха. Температура выше 30ºС угнетает насекомых. Оптимальными условиями для их развития являются температура 23-25ºС и относительная влажность воздуха 80-85%. Бахчевая тля повреждает побеги, цветки, завязи и листья, вызывая их деформацию.

Зеленая персиковая или оранжерейная тля (Myzus persicae). Окраска тела от светло- и темно-зеленой до желтой, коричневой и розовой. Глаза коричневые. Длина тела бескрылых тлей 1,4-2,5 мм, крылатых – 1,4-2 мм. У крылатых особей голова темно-бурая, средняя и задняя грудь черные, брюшко желтое или зеленое с черными или темно-зелеными поперечными полосками. Трубочки и ноги светлые, вершина голеней, бедер и лапок черные. Усики расположены на лобных бугорках, между которыми имеется продольный желобок.

В южной зоне, являясь видом с полным циклом, персиковая тля осенью откладывает зимующие яйца на ветки персика, абрикоса и миндаля. Здесь же весной развивается первое поколение. Затем тля мигрирует с деревьев персика на сорняки и культурные растения. В более северных районах страны тля развивается на травянистых растениях, не откладывая яиц. В средней и северной зоне персиковая тля наносит вред преимущественно в теплицах, перезимовывая в отапливаемых помещениях на растительных остатках, зеленных и декоративных культурах. В теплицах при температуре 23-25 градусов и относительной влажности воздуха 80-85% развитие тли идет очень быстро, и она дает много поколений. Вредитель заселяет побеги, листья, цветки и стебли растений, вызывая скручивание листьев, задержку роста растений. Кроме непосредственного вреда, причиняемого культурам, тля является переносчиком вирусных заболеваний растений. Предпочитает сладкий перец, салат, зеленные, а также декоративные культуры.

Обыкновенная картофельная тля (Aulacorthum solani Kalt.). Форма тела удлиненно-овальная. Длина тела крылатых особей 2,3-3 мм, бескрылых – 2-2,3 мм. Окраска тела бескрылых тлей оливково-зеленая. У слабопигментированных крылатых особей голова и грудь светло-коричневые, концы члеников усиков, бедер и трубочек коричневые, дорсальная поверхность брюшка без рисунка. У сильнопигментированных форм передняя часть тела коричневая. Усики длиннее тела. Первые три членика усика коричневые, а последние темные. Трубочки длинные, выступают за конец тела, светлые или светло-коричневые. Хвостик мечевидной формы, широкий, с затупленной вершиной, имеет с каждой стороны 3-4 волоска (Чалков А. А., 1986). Вид распространен повсеместно. Размножается исключительно живорождением, обоеполое поколение неизвестно. Полифаг. Зимует в теплицах на хризантеме, салате, петрушке, сельдерее. В летний период размножается на картофеле, лютике. При питании образует светло-желтые пятна, которые постепенно разрастаются, вызывая деформацию и гибель листа (Дорохова Г. И., 2003).

Большая картофельная тля (Macrosiphum euphorbiae Thom.). Форма тела продолговато-овальная, вытянутая, заостренная к заднему концу. Длина тела бескрылых особей 2,7-2,8 мм, крылатых – 2,3-3,4 мм. Усики длиннее тела. У основания усиков имеются приантенные бугры, но они менее выражены, чем у персиковой тли. У бескрылых тлей трубочки длинные, вытянутые и выступают за конец тела. Трубочки у основания бесцветные, а на вершинах коричневые. Хвостик сильно вытянут, мечевидный, имеет по обеим сторонам по 5 волосков. Окраска бескрылых тлей интенсивно-зеленая с характерной темно-зеленой продольной полоской на дорсальной поверхности брюшка. Иногда встречаются тли со светло-зеленой или розовой окраской. У крылатых тлей голова, грудь, первые три членика усиков и хвостик светло-коричневые. Развивается без смены хозяев (аутоцийно), образует физиологические расы, отличающиеся по цвету (от интенсивно зеленых до светло-зеленых и розовых). Полифаг. Круг кормовых растений сходен с обыкновенной картофельной тлей, сюда также входят бодяк, марь белая, осот полевой, капуста. В теплицах в осенне-зимний период размножается на кочанном салате. Тля обычно неполноцикловая.

Пятнистая оранжерейная тля (Aulacorthum circurumflexus Buckt). Неполноциклый вид, полифаг. Значительный ущерб наносит в теплицах осенью и зимой на зеленных. Поврежденные листья обычно не деформируются, однако на цветках некоторых культур появляются желтые пятна, лепестки слегка завертываются с краев. Тля способна переносить некоторых возбудителей вирусных инфекций. Заселяет комнатные и оранжерейные культуры.

Салатная тля (Hyperomyzus lactucae L.). Развивается полноцикло, со сменой первичного хозяина на вторичного. Первичный хозяин – это разные виды смородины (черная, реже золотистая, красная, альпийская) и европейский крыжовник. Личинки основательниц на молодых листьях указанных видов растений образуют выпуклости, которые принимают зеленовато-желтую, а не красную окраску. Колонии располагаются на молодых побегах, черешках листьев и листьях. Промежуточными растениями являются растения семейства сложноцветные: салат, осот полевой, цикорий и др. В теплицах повреждает кочанный салат. Половые самки бескрылы, самцы крылаты. Может развиваться неполноцикло, зимуя в фазе личинки или имаго в условиях теплицах (Дорохова Г. И., 2003).

1.2 Энтомофаги, применяемые против тлей в теплицах

Против комплекса тлей в защищенном грунте применяется целый ряд энтомофагов. К ним относятся хищники-полифаги и паразиты, специализируются на конкретных видах.

К группе хищников полифагов и олигофагов относятся представители отрядов сетчатокрылых (златоглазки, микромус), двукрылых (галлица афидимиза), полужесткокрылых (хищные клопы – ориус, антокорис, макролофус) и жесткокрылых (хищные коровки). Группа паразитов включает представителей отряда перепончатокрылых из семейств афеленид и афидиид.

Наилучший результат достигается при использовании афидиид. При обнаружении тли в теплице раскладыванием мумии паразитов в соотношении паразит:хозяин 1:5, 1:10 (Ермолаев Н.Е., 1999). Повторно паразитов раскладывают через 5-7 дней, так как к этому времени заканчивается репродуктивный период у 1-ой их партии, а потомки начнут появляться лишь спустя 7-9 дней. Обычно при благоприятных условиях и соблюдении норм и кратности выпуска афидофагов тли полностью исчезает из теплицы через 30-40 дней с начала выпусков. В очаги с высокой плотностью вредителей может дополнительно раскладывать личинок хищников (галлицы, златоглазки, кокцинеллиды), которые способны быстро снизить численность жертвы. Норма выпуска хищников зависит от вида, но чаще всего используют соотношение хищник:жертва 1:5 – 1:10 (Ахатов А.К., Ижевский С.С., Миронова М.К., 1997, №6).

Галлица афидимиза - Aphidoletes aphidimyza Rond. (Diptera, Cecidomyiidae). Галлица является специализированным энтомофагом (олигофагом) и способна питаться более чем 65 видами тлей на большинстве сельскохозяйственных и декоративных культур (Ермолаев, 1984; 1998в). Самки галлицы отыскивают колонии тлей по запаху и откладывают яйца на поверхность листа или непосредственно на спинку тли. Взрослые насекомые слизывают "медвяную росу" и капельки влаги с поверхности листьев. Большая эффективность галлицы обусловлена тем, что её самки обладают высокой поисковой способностью и порог их реакции на плотность популяции жертвы значительно ниже, чем у коровок, сирфид и златоглазок (Асякин Б.П., 1974; Бондаренко Н.В., Асякин Б.П., 1974, 1975а; Бондаренко Н.В., Гавелка, 1977). Благодаря хорошей поисковой способности самок при откладке яиц они размещают их в непосредственной близости от тлей (0,2-1 см) или непосредственно на самих тлях. Из-за своих незначительных размеров они легко маскируются в колониях тлей (Асякин Б.П., 1976). Личинки галлицы особенно хорошо передвигаются по влажной листовой поверхности со скоростью до 3-4 см/мин, даже опушенность листьев (например, у томатов и огурцов) не припятствует передвижению личинок и не влияет на эффективность поиска жертвы. Поэтому своевременные поливы растений огурцов и томатов, а так же хороший тургор их листьев повышают миграционные способности и эффективность личинок афидимизы в борьбе с тлями в теплицах (Асякин, 1974, 1976).

Необходимо отметить, что у личинок афидимизы отсутствует каннибализм даже при длительном отсутствии пищи. Галлица обладает хорошо выраженной количественной реакцией на жертву (Ермолаев, 1984; Кузнецова и др., 1984; Ermolaev, 1998; Pavlyshine, 1998). По данным Ермолаева (2000) нижний порог численности бахчевой тли, при котором самки галлиц начинают откладывать яйца равен 1 особи.

Златоглазки (сем. Chrysopidae – златоглазки, отряд Neuroptera – сетчатокрылые). Хищники, широкие олигофаги. Применяют златоглазок на стадии личинки или яйца способом сезонной колонизации тлей. Лучшие результаты дает выпуск личинок 2-го возраста. Их рекомендовано выпускать в очаги в соотношении хищник-жертва от 1:5 до 1:10. Успех применения зависит от своевременного обнаружения очагов тлей.

Микромус – Micromus angulatus Steph. (сем. Hemerobiidae – гемеробииды, отряд Neuroptera - сетчатокрылые). Хищник. Выпускают в теплицы микромуса на стадии личинки 1-2 возрастов или яйца. При постоянной температуре применяют на стадии яйца в соотношениях от 1:1 до 1:5. Наиболее рационально применение микромуса в колониях тлей с высокой плотностью вредителя (от 400 до 1000 особей на растение), а также совместно с другими энтомофагами.

Ориус – Orius niger Wolff. (сем. Anthocoridae, отряд Hemiptera – полужесткокрылые). Хищный клоп. Питается бахчевой тлей.

Антокорис – Anthocoris nemorum L. (сем. Anthocoridae – антокориды, отряд Hemiptera – полужесткокрылые). Широкий полифаг. Хищничают имаго и личинки. Разводят на персиковой тле. Выпускают в соотношении хищник-жертва 1:5 – 1:10, при выявлении очагов вредителя.

Циклонеда – Cicloneda limbifer Casey. (сем. Coccinellidae – коровки, отряд Coleoptera – жесткокрылые). Интродуцированный тропический вид, не уходит при коротком дне в диапаузу. Разводят на бобовой тле, на конских бобах. Взрослый жук уничтожает в среднем до 34 тлей в сутки.

Китайская коровка – Leis dimidiate Fabr. (сем. Coccinelidae – коровки, отряд Coleoptera – жесткокрылые). При коротком дне не уходит в диапаузу. Более активный хищник, по сравнению с циклонедой. Эффективна при высокой численности вредителя. Колонизация леис в теплицах затруднена из-за ее повышенной способности к миграции. Леис более эффективен при высоких температурах и высокой плотности тлей, чем другие энтомофаги-хищники, в частности циклонеда. Разведение этого объекта трудоемко из-за канибализма личинок.

Афидиус – Aphidius matricaria Hal. (сем. Aphidiidae – афидииды, отряд Hymenoptera – перепончатокрылые). Наездник, паразитирующий на тле. Широкий олигофаг. Заражает личинок 2-3 возрастов, реже нимф и взрослых особей. В одном хозяине развивается одна личинка. Окукливание происходит в шкурке тли (так называемая мумия).

Афелинус – Aphelinus asychis Wlk. (сем. Aphelinidae – афелиниды, отряд Hymenoptera – перепончатокрылые). Применяется в борьбе с большой картофельной и персиковой тлей на огурцах и зеленных культурах. Паразитирует на тле, предпочитая средние и старшие ее возраста.

1.3 Микробиологический метод борьбы с вредителями защищенного грунта

Условия защищенного грунта в большей степени пригодны для применения биологических средств защиты растений. Этому способствует ряд факторов: ограниченность и замкнутость пространства, возможность регулирования условий выращивания так, чтобы создать более благоприятные условия для развития биоагента и, напротив, неблагоприятные для вредителей.

В защищенном грунте против вредителей растений нашли применение главным образом микробиологические препараты на основе бактерий, потенциально способных регулировать численность вредителей. Среди бактерий известно много видов, связанных трофически с беспозвоночными животными, прежде всего, с насекомыми. Но в отношении вредителей защищенного грунта паразитической активностью обладают единичные виды. В то же время показана возможность высокоэффективного использования против тлей, клещей, трипсов и др. токсичных вторичных метаболитов некоторых бактерий (Streptomyces ssp. и др.). В настоящее время подобные препараты интенсивно разрабатываются во многих странах (Штерншис Н.В., 2000). Однако они являются по существу химическими пестицидами, с той лишь разницей, что синтезируются с учетом биогенного происхождения такие препараты правильно рассматривать самостоятельно, называя «биохимическими средствами», а не биологическими, поскольку их использование не вписывается в ключевую идею биологического метода (Ахатов А.К., Ижевский С.С. (ред.), 2004).

1.3.1 Систематическое положение актиномицетов

Актиномицеты относятся к Царству Bacteria (строение нуклеотида напоминает бактерии, поэтому актиномицеты относятся к прокариотам), Отделу Firmicutes (по наличию клеточной стенки, грамположительные кокки, палочки, нитевидной формы, подвижные и неподвижные, споро- и неспорообразующие, аэробы и анаэробы, нефотосинтетики), Классу Tallobacteria (палочки неправильной формы, изогнутые, с заостренными или вздутыми концами, имеющие форму нитей (гиф), ветвящиеся с образованием таллома (мицелия)), Группе 22-29 Актиномицеты. Группы объединяют организмы с характерным нитчатым строением клетки. В отдельных случаях и в известном приближении актиномицеты сходны по сложности морфологии с несовершенными грибами, за которые их и принимали в прошлом. В общих чертах мицелий похож на мицелий плесневидных грибков, но отличается от него более мелким размером поперечника и отсутствием в клетках сформированного ядра (Курсанов Л.И., 1960). Нити (гифы) ветвятся с образованием мицелия или распадаются на палочки и кокки. Различают субстратный и воздушный мицелий. На последнем часто формируются специальные спороносные гифы, распадающиеся на споры. Актиномицеты различаются по характеру расположения конидий: одиночные конидии, пары конидий, короткие цепочки конидий до 20 спор, длинные цепочки конидий и конидиенесущие гифы могут быть соединены в синнемы – пучки гиф, из которых высвобождаются подвижные споры. Спорангии могут образовываться на хорошо развитых воздушных гифах или на поверхности колоний со слабо развитым воздушным мицелием либо без него, либо в толще агара.

Размножение

Актиномицеты имеют специальные органы размножения – спороносцы. Они могут быть прямые, волнистые или спиральные. Они отличаются между собой также по расположению на гифах и могут быть по одному, мутовчатые или пучкообразные. Различают два вида споруляции.

Фрагментация. В цитоплазме происходит распределение ядерного вещества (хроматина). Зерна хроматина располагаются на определенном расстоянии друг от друга. Вокруг их концентрируется цитоплазма, и образуются проспоры. Проспоры покрываются оболочкой и превращаются в спору. Оболочка гифы лизируется, и споры освобождаются. Средний диаметр спор 1 мк. Форма спор может быть шаровидной, продолговатой или палочковидной. Оболочка спор может быть гладкой, шишковидной, игловидной, волосистой и бугристой. Характер поверхности спор является стабильным признаком, ценным при определении вида актиномицета.

Сегментация. На всем протяжении спороносной ветки образуются перегородки, и ветка расчленяется на отдельные споры. Но сначала споры цилиндрические с резко обрезанными краями, потом спора округляется. После созревания спор спороносец распадается на отдельные споры. Путем сегментации споры образуются у проактиномицетов и нескольких видов актиномицетов. Остальные актиномицеты образуют споры путем фрагментации. Актиномицеты могут размножаться так же оторвавшимися ветками и обрывками мицелия (Вулфа Л., 1974).

Большинство актиномицетов – аэробы, некоторые – факультативные или облигатные анаэробы. Хемогетеротрофы; используют разнообразные источники энергии, в том числе сложные полимеры. Свободноживущие (большинство), симбиотические (в том числе азотфиксирующие), некоторые патогенны для растений, животных, человека. Колонии актиномицетов часто окрашены в различные цвета. Многие актиномицеты образуют пигмент, который иногда выделяется в питательную среду (антоцианы, каротиноиды и др.). Многие актиномицеты при освещении ультрафиолетовыми лучами флуоресцируют. Флуоресцирующее вещество может выделяться в среду.

Группа 25. Стрептомицеты и близкие роды

Гетерогенная группа, для всех таксонов которой характерны клеточные стенки, содержащие L-ДАПк* и глицин. Нити не распадаются на фрагменты и могут образовывать обильный воздушный мицелий с длинными цепочками спор (Заварзин Г.А. (ред.), 1997). Воздушный мицелий – густая, пушистая масса, поднимающаяся с поверхности колонии. Здесь образуются спорангии. Длина гиф воздушного мицелия может достигать 500 мкм.

Род Streptomyces

Вегетативные гифы (диаметром 0,5-2,0 мкм) образуют обильно разветвленный мицелий, редко распадающийся на фрагменты. Воздушный мицелий в зрелом состоянии несет цепочки из трех или большего числа спор. Для нескольких видов характерны короткие цепочки спор на субстратном мицелии (Вулфа Л., 1974). Некоторые виды могут формировать склероцио-, пикнидио-, спорангио- и синнема-подобные структуры. Споры неподвижные. Колонии обособленные и лишайникоподобные, кожистые или маслянистые; поверхность вначале относительно гладкая, но затем формируется переплетение воздушного мицелия, который может быть хлопьевидным, зернистым, порошковидным или бархатистым. Субстратный мицелий погружен в глубину питательной среды, гифы субстратного мицелия поглощают питательные вещества. В таком случае колония актиномицета легко снимается петлей с поверхности среды. Образуют разнообразные пигменты, определяющие цвет субстратного и воздушного мицелия. Могут также синтезировать пигменты, диффундирующие в среду. Многие штаммы, продуцирующие один или большее число антибиотиков. Грамположительные, но не кислото- и спиртоустойчивые. В составе пертидогликана клеточной стенки большое количество L-ДАПк. Не содержит миколовых кислот, но в больших количествах содержат насыщенные жирные кислоты изо- и антеизо-строения; основные изопреноидные соединения – гекса- или октагидрированные менахиноны с 9 изопреновыми единицами. В составе сложных полярных липидов обычно присутствуют фосфатидилглицерол, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилинозитол и фосфатидилинозитолманнозиды. Аэробы. Хемоорганотрофы; метаболизм окислительного типа. Каталазоположительные; как правило, восстанавливают нитрат до нитрита; разлагают аденин, эскулин, казеин, желатину, гипоксантин, крахмал и L-тирозин. В качестве единственных источников углерода и энергии для роста используют разнообразные органические соединения. Оптимальная температура 25-35ºС, некоторые виды растут как психрофильные и термофильные; оптимальный для роста диапазон рН 6,5-8,0. Широко распространены и обильно представлены в почве, включая компосты. Несколько видов патогенны для животных и человека, другие фитопатогенные (Заварзин Г.А. (ред.), 1997).

Род Streptomyces представлен видами, имеющими воздушный мицелий, несущий цепочки спор. Многие штаммы продуцируют антибиотики. Streptomyces albus – продуцент стрептомицина, Streptomyces griseus, Streptomyces lavendulae – продуценты биопрепарата фитолавина, используемого против фитопатогенов, Streptomyces scabies – возбудитель обыкновенной (актиномицетной) парши картофеля и корнеплодов (син. Actinomyces scabies) (Шапиро Я.С., 2005).

тля теплица грунт энтомофаг микробиологический

1.3.2 Распространение и экология

Актиномицеты присутствуют в воздухе, пресноводных водоемах и морях, а также в донных осадках. Почвы являются природными субстратами, откуда актиномицеты выделяются в наибольшем числе и разнообразии, принимая активное участие в почвообразовательных процессах. Они широко распространены в почвах всего земного шара, однако на их качественный и количественный состав значительное влияние оказывает географическое положение местности, тип почвы, ее химические и физические свойства, окультуренность, влагоемкость и др. особенности почв (Банников А.Г., Вакулин А.А., Рустамов А.К., 1996).

Актиномицеты в большом количестве встречаются в почве благодаря их способности легко адаптироваться к среде обитания и довольствоваться органическими соединениями, которые непригодны для других микроорганизмов. В почвах содержится от 19,7 до 46% актиномицетов от числа всех микроорганизмов, населяющих почву (Гаузе Г.Ф., Преображенская Г.П., Терехова Л.П., Максимова Т.С., Аверичева Л.Н., 1982).

1.3.3 Препараты на основе актиномицетов рода Streptomyces

Среди почти 14000 известных биоактивных микробных вторичных метаболитов около 9000 продуцируются актиномицетами, 80% которых относятся к роду Streptomyces (Berdy I., 1994, p.27). Широкое распространение актиномицетов в природе (в почвах, например, их содержится 20–46% от числа всех микроорганизмов), богатое функциональное разнообразие, высокая биосинтетическая активность и простота культивирования делают их весьма перспективными продуцентами новых биопрепаратов, эффективных в борьбе с вредными насекомыми. Из 3200 известных продуцентов антибиотиков 2100 – актиномицеты (из них 1900 - стрептомицеты), 830 – грибы, 270 – бактерии. Большинство выделенных вторичных метаболитов, синтезируемых актиномицетами, обладают антибиотическими свойствами (антимикробными, антивирусными) (Русанова Е. П., Алехова Т.А., Федорова Г.Б., Катруха Г.С., 2000, том 36, №3). В настоящее время описан ряд веществ с другим характером биологического действия: ингибиторы ферментов, гербициды, инсектициды, находящие применение в растениеводстве (Коробкова Т.П., Иваницкая Л.П., Дробышева Т.Н., 1987, №8; Лобанок А.Г., Ялашко М.В., Анисимова Н.И., 1988). Наибольшее их количество найдено среди метаболитов актиномицетов рода Streptomyces (Головлева Л.А., Черменский Д.Н., 1988).

По данным Государственного Каталога пестицидов на 2004 год зарегистрировано 36 биопрепаратов, разрешенных к применению на территории РФ, из них 5 бактериальные: Вертимек, Фитоверм, Фитоверм-М, Акарин и Искра Био, но промышленное производство некоторых из них не налажено. Тем не менее, использование биологических средств защиты растений является одним из основных элементов в создании современных технологий фитосанитарной оптимизации агроэкосистем. В связи с этим актуальной является проблема поиска в различных местах обитания новых микроорганизмов, продуцирующих биологически активные вещества с широким спектром инсектицидного действия. Следует отметить, что 99% всех существующих биопрепаратов – бактериального происхождения (Кандыбин Н.В., 1991, №1). Однако во всем мире усилилось внимание к энтомопатогенным и энтомотоксичным актиномицетам, в особенности, к стрептомицетам. Создан ряд препаратов: актинин, глоберин, летарцид (Streptomyces globisporus), авермектины (Streptomyces avermitilis), боррелидин (Streptomyces griseus), хризомал (Streptomyces chrisomalus), индоцид-5 (Streptomyces ceneoruber), индоцид-6 (Streptomyces loidensis). Учитывая богатое разнообразие стрептомицетов и их высокую метаболическую активность, можно с уверенностью сказать, что эта группа микроорганизмов таит в себе неисчерпаемые возможности (Bettine Lauer, Roderich Submuth, Dietmar Kaiser, Gunther Junj and Christian Borman., 2000, v. 53, №4).

В результате исследований, проведенных в ВИЗР, из почв различных географических регионов выделены изоляты стрептомицетов с инсектоакарицидной активностью в отношении тлей, оранжерейной белокрылки, трипсов, клещей и т.д. Высокая специфичность и эффективность в отношении вредоносных объектов в широком интервале гидротермических условий, низкая токсичность и быстрый распад в аэробных условиях, стабильность метаболитных комплексов показали возможность их использования в качестве основы новых биопрепаратов.

Алейцид представляет собой смачивающийся порошок или пасту красно – оранжевого цвета с характерным запахом, слабо растворимый в воде, содержит активный комплекс метаболитов, действующим веществом которого является 9–диметилпиерицидин. Контактный препарат. Продуцент алейцида – штамм 0775 выделен Коневым Ю.Е. из почвенного образца № 8242/32, собранного в дендрарии г. Сочи. По культурально–морфологическим признакам и физиолого-биохимическим признакам продуцент является типичным представителем вида Streptomyces aurantiacus с выявленными штаммовыми отличиями.

При использовании препарата наблюдается не только смертность, обусловленная непосредственным действием токсинов, но и последействие – гибель на последующих стадиях развития, а также снижение жизнеспособности насекомых и тератогенный эффект.

Результаты лабораторных, вегетационных и производственных опытов показали высокую биологическую эффективность алейцида в отношении сосущих вредителей сельскохозяйственных растений различных видов тлей, оранжерейной белокрылки, табачного трипса, морковной листоблошки и сетчатого слизня. В лабораторных условиях обработка популяций персиковой, бобовой, виковой, картофельной, гороховой 0,1-1% суспензией препарата через 2 часа вызывала смертность 57,1-97,3% вредителей. Наиболее чувствительными к воздействию препарата оказались гороховая, бобовая и виковая тли.

Алейцид показал высокую эффективность в отношении всех стадий развития оранжерейной белокрылки, личинок морковной листоблошки и сетчатого слизня, а также проявляет акарицидные свойства при обработке от паутинного клеща (Бойкова И.В., Павлюшин В.А., 2002, стр. 102).

Недавно разработана улучшенная препаративная форма Алейцида, получившая название Алейцид-М, которая по своим показателям экологической безопасности (фитотоксичности) значительно превосходит ранее полученные образцы при сохранении высокой инсектицидной активности. Алейцид-М безопасен для растений, теплокровных животных и человека в рекомендуемых концентрациях, соответствуют требованиям экологической безопасности систем защиты овощных, декоративных, плодовоягодных культур в открытом и защищенном грунте. Однако в список пестицидов, разрешенных для применения, препарат не включен.

Индоцид-6. Препарат разработан в ВИЗР на основе штамма П-56 актиномицета Streptomyces loidensis, выделенного из образца индийской почвы. В состав препарата входит комплекс метаболитов (производных пептидов), обладающих высокой инсектицидной активностью в отношении различных видов тлей, трипсов, паутинных клещей. Против этих вредителей Индоцид-6 производят в виде смачивающего порошка или в жидкой форме, которая с экономической точки зрения предпочтительнее, поскольку в этом случае не требуется дорогостоящая стадия сушки. По данным многочисленных вегетационных испытаний, обработка популяций персиковой тли суспензией препарата в концентрации 0,025-0,1% через 4 часа вызывает гибель 70-100%, а через 6 часов – 90-100% особей. Смертность паутинно клеща через сутки после обработки суспензией препарата в концентрации 0,05-0,1% достигает 87%.

В виде сухой торфяной формы препарат перспективен для использования против галловых нематод р. Meloidogyne. При внесении в лунки перед посадкой растений 5-10 г препарата степень пораженности растений мелойдогинозом снижается до 2 балла (в контроле – 5 баллов).

Интересным свойством препарата является его комплексное действие на растения. В концентрации 0,01-0,05% Индоцид-6 проявляет выраженную фиторегуляторную активность: стимулирует рост и увеличивает массу корней и стеблей огурца, улучшает биохимический состав плодов.

Препарат контактного действия. Норма расхода препарата 0,5-1 кг/га. Концентрация рабочей суспензии 0,05-0,1%. Применяются методом опрыскивания насекомых в очагах размножения водной суспензией препарата. Хранение до 2-х лет при 4-6 ºС.

Препарат обладает стимулирующим действием на растения. Возникновения устойчивости к препарату у насекомых не отмечено.

Индоцид-6 безопасен для растений, теплокровных животных и человека в рекомендуемых концентрациях, соответствуют требованиям экологической безопасности систем защиты овощных, декоративных, плодовоягодных культур в открытом и защищенном грунте. Однако в список пестицидов, разрешенных для применения, препарат не включен (Ахатов А.К., Ижевский С.С. (ред.), 2004; Бойкова И.В. и др., 1999).

Среди представителей различных групп препаратов наиболее полному экспериментальному изучению с целью их практического использования подвергались авермектины, милбемицины, акдион, антимицины, тетранактин, пиерицидины.

Большое количество публикаций касается интересной и широко применяемой в с/х группы биоинсектицидов – авермектинов. Авермектины выделены японскими учеными в конце 70-х годов из продуктов жизнедеятельности почвенных актиномицетов вида Streptomyces avermitilis. Препараты широко изучены в качестве инсектоакарицидов и нематицидов (Цизин Ю.С., Бронштейн А.М., 1986, №10). Получен целый ряд производных авермектинов, обладающих инсектицидной активностью. Авермектины – высокоэффективные биопрепараты в борьбе с вредителями с/х растений, экзо – и эндопаразитами животных и синантропными насекомыми. В защите растений наиболее широко применяется препарат с шифром МК - 936.

Авермектин обладает свойствами регулятора роста насекомых и высокой акарицидной активностью в отношении растительноядных клещей.

К недостаткам авермектинов относят их высокую токсичность для теплокровных животных. Так, ЛД50 для белых крыс при пероральном введении составляет 10 мг/кг, однако в применяемых дозах (расход 30 г/га) не вызывает интоксикацию. Кроме того, авермектины быстро разлагаются в аэробных условиях. В опесчаненном и илистом суглинке под с/х культурами при внесении 0,1 мг/кг полупериод жизни составляет 3-4 недели. Особенно активно разложение происходит в щелочных почвах. В анаэробных условиях авермектин не разлагается.

В настоящее время зарубежные фирмы Японии, Голландии, США, Бразилии, Германии, Франции выпускают коммерческие препараты на основе авермектинов: Абамектин, Авид, Агри-мек, Аффирм, Вертимек, Ивомек, Экволан.

В результате направленного скрининга, на основе штамма Streptomyces avermitilis ВНИИСХМ-54 в НБЦ «Фармбиомед» создан биопрепарат Фитоверм, успешно прошедший производственные испытания. Это единственный отечественный препарат на основе штамма Streptomyces avermitilis, внесенный в список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории России (Кобзарь В.Ф., 1995). Действующее вещество Фитоверма – Аверсектин С. Выпускается в форме концентрата эмульсии (2 г/л).

Фитоверм обладает нейротоксическим действием. Действующее вещество препарата относится к высокотоксичным соединениям (класс авермектинов), но в готовых продуктах их концентрация настолько мала, что они отнесены к 4 классу опасности. Обладает высокой биологической эффективностью в отношении колорадского жука на картофеле, растительноядных клещей, бахчевой и персиковой тлей, листоблошек и трипсов на овощных и декоративных культурах защищенного грунта. Не является специфическим инсектоакарицидом поэтому для борьбы с насекомыми используют повышенные концентрации. Против тлей препарат эффективен (на уровне 80-98%) при концентрации рабочего раствора 0,8% с нормой расхода препарата 1-3 л/га (1 мл на 1 л воды). В борьбе с трипсами рекомендуются обработки 1% раствором при норме расхода препарата 10-30 л/га (10 мл на 1 л воды).

Большое количество работ посвящено изучению обширной группы 16-членных макроциклических соединений - милбемицинов.

Милбемицины были открыты в 70-х годах в Японии в результате широкого направленного поиска инсектицидов микробного происхождения. Их продуцентом является Streptomyces nigroscopicus, образующий смесь биологически активных веществ. Милбемицины, как и авермектины, не проявляют антибактериальной активности, но обладают широким спектром нематицидного действия, а также проявляют инсектицидные и акарицидные свойства в отношении широкого круга вредителей с/х культур и гельминтов крупного рогатого скота.

Среди инсектицидных метаболитов актиномицетов обнаружены вещества, как общетоксического действия (авермектины, милбемицины, празиноны и др.), так и специфические регуляторы роста и развития насекомых, в частности, ингибиторы синтеза хитина – никкомикомицины.

Широким спектром инсектоакарицидного действия обладает пиерицидин и его производные. Наиболее изучены биологические свойства пиерицидинов А и В. Эти препараты высокоэффективны в отношении комнатной мухи, рыжего таракана, стеблевого бурильщика, шелковичного червя, репной белянки, персиковой тли, бобовой и гороховой тлей (Самоукина Г.В., Кандыбин Н.В., 1981, том 51; Самоукина Г.В., 1983, том 53).

В институте с/х микробиологии г. Санкт-Петербурга создан препарат Актинин (Самоукина Г.В., Кандыбин Н.В., Сергеева М.В., Бортник Н.И., 1990).

Актинин – актиномицетный препарат, создан на основе актиномицета Streptomyces globisporus штамма 0234 при глубинном культивировании (ВНИИ с/х микробиологии). Препаративная форма – жидкость, порошок, концентрат – Л, концентрат – М. Действующее вещество – эндометаболиты нонактиновой группы. Жидкая форма – культуральная жидкость, или ее высушивают, и порошок применяют в виде водной суспензии. Актинин-Л и Актинин-М получают концентрированием культуральной жидкости, экстрагированием и фильтрацией.

Препарат эффективен (на уровне 85-100%) против паутинного клеща на овощных культурах защищенного грунта при норме расхода Актинина-Л – 100-200 л/га, расход рабочего раствора 1000-3000 л/га; против колорадского жука на картофеле при норме расхода 4 кг/га, расход рабочего раствора 150-400 л/га (Новикова И.И., Бойкова И.И., Павлюшин В.А., Матевосян Г.Л., Паршин В.Г., № 33, 2002; Павлюшин В.А., Агасонова Н.Е., 2001). В список пестицидов, разрешенных для применения, препарат не внесен.

В последние годы появились сообщения об использовании антрациклиновых антибиотиков и их производных для защиты растений. Большой резерв для открытия новых эффективных биопрепаратов кроется не только в выделении новых продуцентов, но и в более полном изучении их биологического потенциала.

Для успешного применения метаболитных препаратов в защите растений необходимо расширять поиск новых БАВ природного происхождения с различными механизмами действия, а, следовательно, необходимо совершенствовать стратегию скрининга микроорганизмов-продуцентов, использования достаточно широкий набор тестов.

Таким образом, по ряду показателей, а именно: отсутствию фитотоксичности, возможности совместного использования с энтомофагами; низкой токсичности и быстрому распаду в аэробных условиях; высокой специфичности и эффективности в отношении целевых вредоносных объектов в широком интервале гидротермических условий; биопрепараты на основе актиномицетов весьма перспективны для современных фитосанитарных технологий и, в частности, для комплексных систем защиты растений.

2. Экспериментальная часть

2.1 Материалы и методы

2.1.1 Место проведения опытов и материалы

Исходным материалом для исследования в лабораторных условиях послужили пятнистая оранжерейная тля (Neomyzus circumflexus Buckt.) и лабораторная Санкт-Петербургская популяция хищной галлицы Aphidoletes aphidimyza Rond. (Diptera, Cecidomyiidae). Для выкармливания личинок галлицы использовали виковую тлю. Для обработок использовали: препараты на основе актиномицетов, выделенные из штаммов Streptomyces sp.

Характеристика препаратов

1. П-56 - на основе штамма Streptomyces loidensis, выделенного из почв Индии, является основой препарата Индоцид. В состав препарата входит комплекс метаболитов, обеспечивающий высокую инсектицидную активность против ряда вредных сосущих членистоногих: различных видов тли, трипса, паутинного клеща.

Показано, что компоненты комплекса, ответственные за инсектицидную активность, по химическому составу относятся к пептидолактонам треонинового типа. Работа по их идентификации продолжается.

Из П-56 выделен клон П-56-1, с отличным от исходного комплексом метаболитов, действие которого на насекомых еще изучается.

2. Streptomyces herbaricolor S-100 изолирован при микробиологическом обследовании дерново-подзолистых почв Западной Сибири вблизи г. Тюмени в 1989 году. Данные препараты находятся на стадии разработки.

Из S-100 был выделен клон с комплексом метаболитов, содержащий красный красящий пигмент. Поэтому далее мы называем его S-100кр.

Нами были проведены следующие эксперименты:

1)  Оценка влияния микробиологических препаратов 729, 925, П-56, П-55, S-100 на выживаемость и развитие пятнистой оранжерейной тли;

Страницы: 1, 2