Биологические инсектициды - это природные пестициды, которые представляют собой экологически чистую альтернативу многим из существующих пестицидов, используемых в сельском хозяйстве. Но успешное их применение зафиксировано, в основном, на ГМ-культурах
Население Земли растет беспрецедентными темпами. Прогнозируется, что к концу 2050 года население нашей планеты достигнет 9,77 миллиарда человек, а в 2100 году оно превысит 11 миллиардов.
Последствия этого демографического бума непосредственно повлияют на доступность и распределение продуктов питания. Поскольку сельскохозяйственные угодья ограничены, урожайность культур должна быть значительно увеличена для поддержания роста населения.
Членистоногие - беспозвоночные животные, которые включают различные классы организмов, в том числе, насекомые и паукообразные. Многие из насекомых являются естественными врагами агрокультур.
В настоящее время членистоногие контролируются с помощью агрохимических пестицидов, но эти методы уже не так эффективны, как десятилетия назад. Например, плодовые мушки выработали устойчивость к малатиону.
Кроме того, поскольку большинство агрохимических пестицидов недостаточно специфичны для борьбы с насекомыми-вредителями, они негативно влияют и на полезные виды членистоногих, таких как пчелы или осы.
В период с 2005 по 2009 год Агентство по охране окружающей среды США (US EPA) сняло с учета десятки утвержденных химических пестицидов в результате ужесточения законодательства. Это создало потребность в альтернативных решениях.
В последние годы возобновился интерес к использованию натуральных продуктов в качестве заменителей традиционных химикатов. Акцент сместился на экологически безопасные методы борьбы с вредителями и стали набирать актуальность биопестициды. Биоинсектициды, в том числе.
Как видно из названия, биоинсектициды - это природные соединения или целые микроорганизмы, используемые для борьбы с насекомыми преимущественно в сельском хозяйстве. В частности, разработчики заявляют свои продукты как экологически чистые и ориентированные на конкретные виды насекомых.
Различные источники биопестицидов были изучены в последние десятилетия.
ГМО-растения, экспрессирующие некоторые гены устойчивости к насекомым или грибные патогены, являются одними из самых популярных.Тем не менее, немногие из них в настоящее время коммерциализированы в сельскохозяйственной отрасли.
Внедрение первых генетически модифицированных (ГМ) культур в сельском хозяйстве стало первым шагом на пути к разработке биологических инсектицидов.
Эти растения экспрессируют бактериальный кристаллический токсин (Cry toxin) из Bacillus thuringiensis, более известный как Bt. Bt-токсины работают против определенных видов насекомых, не причиняя вреда нецелевым объектам. До настоящего времени было зарегистрировано лишь несколько случаев устойчивости вредителей к Bt-культурам.
После внедрения этих ГМ-культур в середине 1990-х годов использование агрохимических инсектицидов резко сократилось по всему земному шару, а применение биоинсектицидов ежегодно увеличивается.
В настоящее время 90 процентов биологических методов борьбы с вредителями основаны на Bt.
Компания Monsanto разработала множество культур-Bt, включая пшеницу, кукурузу и томаты, которые широко продаются и выращиваются по всему миру. Эти ГМ-культуры экспрессируют токсины Cry, которые делают их устойчивыми, избегая использования внешних обработок пестицидами.
После появления на рынке Bt-хлопчатника для контроля бабочек и мотыльков было зарегистрировано более 60 различных вариантов для коммерческого использования. Другие виды сельскохозяйственных ГМ-культур также генетически модифицированы и одобрены в ряде стран.
Постоянное воздействие токсинов Cry на вредителей ускоряет появление устойчивых штаммов насекомых, что несколько подрывает веру в биоинсектицидные ГМО как в панацею от вредителей.
Альтернативно Bt-культурам, насекомые-вредители могут быть уничтожены с помощью энтомопатогенных грибов.
Этот биологический инсектицид, впервые созданный в начале 2000-х годов в Австралии, работает следующим образом: споры гриба прорастают на поверхности насекомого и проникают внутрь для размножения впоследствии внутри хозяина.
Во время процесса грибы производят ряд ферментов, которые помогают патогенным микроорганизмам проникать в организм насекомых, вызывая их гибель. Тем не менее, этот инсектицид не всегда подходит, так как обычно требуется больше недели, чтобы убить насекомое.
Грибные биоинсектициды обеспечивают контроль против широкого спектра насекомых-вредителей, таких как тля, трипс и белокрылка, не затрагивая полезные виды, пчел или ос.
Из новинок биоинсектицидной индустрии интересны яды хищных насекомых.
Так, ученые обнаружили, что яд паука достоин того, чтобы на его основе производить новое семейства достаточно простых биопестицидов, стоимость производства и общая безопасность которых могут обеспечить им преимущества по сравнению с традиционными агроинсектицидами.
Vestaron Corporation - первая биотехнологическая компания, которая задействовала пептиды яда австралийского паука Hadronyche versuta для создания биологического пестицида для теплиц против трипсов, белокрылок и паутинных клещей без отрицательно влияния на насекомых-опылителей.
Паучий яд действуют как ингибитор центральной нервной системы. Целевые насекомые-вредители погибают в течение нескольких часов после перорального приема или физического контакта с токсичным белком. Деградация продукта происходит в течение двух дней при воздействии солнечного света. Кроме того, его стоимость изготовления довольно низкая.
Тем не менее, до предстоящей коммерциализации требуются пробные испытания и одобрение регулирующих органов, хотя «паучьи» биоинсектициды кажутся такими же перспективными в борьбе с вредителями, как и их предшественники.
Несмотря на то, что в последние годы индустрия биоинсектицидов постепенно эволюционировала, некоторые проблемы, связанные с использованием микроорганизмов для борьбы с насекомыми, все же есть.
Основная причина - боязнь биологического загрязнения пищи и неконтролируемое распространение микроорганизмов.
(Источник: sciencenordic.com. Автор: Лидия Аргеми Мунтадас, кафедра биотехнологии и биомедицины, Технический университет Дании (DTU)).