Бактериальные инсектициды

Химические классы пестицидов

Бактериальные инсектициды (bacterial insecticides) – препараты, применяемые в сфере защиты растений против различных вредителей, действующим веществом которых являются энтомопатогенные бактерии и (или) выделяемыми этими бактериями токсины. Бактериальные инсектициды относят к категории микробиологические и биологические пестициды.

Оглавление

• Энтомопатогенные бактерии
• Bacillus sphaericus
• Бактерии рода Burkholderia
• История
• Действие на вредные организмы
• Механизм действия
• Симптомы поражения
• Поражаемые виды
• Резистентность
• Профилактика резистентности
• Замена бактериальным инсектицидам
• Фитотоксичность
• Применение
• Токсикологические свойства и характеристики
• Симптомы отравления
• Классы опасности

Энтомопатогенные бактерии

Установлено существование более 100 видов бактерий, обладающих энтомопатогенной активностью^[12].

В сфере защиты растений широко используется несколько видов энтомопатогенных бактерий:

• Bacillus thuringiensis;
• Bacillus sphaericus (= Lysinibacillus sphaericus);
• бактерии рода Burkholderia;
• Wolbachie pipientis (Zap)^[15].

Bacillus thuringiensis – грамположительная почвенная бактерия, продуцирующая специфические кристалловидные токсины, обладающие большой энтомоцидной активностью. В процессе споруляции внутри клеток формируются живые препараты бактерий, называемые параспоральными включениями или эндотоксинами. Они обнаруживаются внутри клеток с помощью обычной микроскопии. По окончании процесса спорообразования токсины в свободной форме выделяются в окружающую среду^[6].

Форма таких кристаллов – ромбовидная (тетрагональная). Величина кристаллов зависит от вида культур бактерий и варьируется в интервале 1–3 мкм. Энтомоцидные кристаллы представляют собой вещества белковой природы, в состав которых входят 18 аминокислот. Этот белок – термолабильный, при 60°С разрушается. Кристаллы проявляют токсическое действие в отношении членистоногих только при пероральном введении, у гусениц чешуекрылых они вызывают паралич средней кишки^[6].

Помимо кристалловидных токсинов, некоторые штаммы бактерии Bacillus thuringiensis выделяют в окружающую среду энтомоцидные вещества, растворимые в воде. Из них наибольший интерес вызывает термостабильный токсин (бета-экзотоксин). Это вещество, в отличие от энтомоцидных кристаллов, не подвергается разрушению даже при температуре 100–120 °С^[6].

Термостабильный экзотоксин имеет менее специфичное энтомоцидное действие – он проявляет активность по отношению к различным семействам насекомых, например Совки, Комары, различные семейства Мух^[6].

Bacillus sphaericus

(= Lysinibacillus sphaericus) – широко распространеная грамположительная, палочковидная бактерия, аэробная и спорообразующая бактерия с терминальным вздутым спорангием и сферическими спорами. Все известные штаммы разделены на 49 серотипов в зависимости от агглютинации жгутиков (склеивания бактерий через жгутики). Большинство штаммов данной бактерии не являются энтопопатогенами. Только девять серотипов проявляют токсичность в отношении личинок комаров^[13].

Токсичные штаммы вырабатывают два вида токсинов:

• бинарный токсин – синтезируется и собирается в форме кристаллов в период споруляции;
• москитоцидный токсин – вырабатывается и собирается в форме кристаловво время вегетативного роста бактерий^[13].

Высокотоксичные штаммы Bacillus sphaericus эффективны в борьбе с комарами рода Culex и рода Anopheles, но они же слабо токсичны или не токсичны для комаров рода Aedes^[13].

Штаммы B. sphaericus обладают явными преимуществами по сравнению с Bacillus thuringiensis var. israelensis, поскольку им свойственно более длительное ларвицидное действие^[13].

Бактерии рода Burkholderia

– широко распространенные грамотрицательные, облигатно аэробные, палочковидные бактерии, подвижны благодаря одному или нескольким полярным жгутикам, исключение – неподвижный вид Burkholderia mallei^[11].

Бактерии данного рода не образуют чехликов и используют для роста поли-бета-гидроксибутират. Ранее этот род рассматривался в пределах рода Pseudomonas^[11].

Виды рода Burkholderia могут быть патогенны для различных животных и человека. Burkholderia mallei и Burkholderia pseudomallei – вызывают опасные заболевания у людей и домашнего скота^[11].

Другие виды рода Burkholderia часто встречаются в ассоциации с растениями и оказывают благоприятное воздействие в качестве антагонистов фитоэндосферы, филлосферы и ризосферы (посредством клубенькообразования, свободноживущих патогенов или стимуляторов роста растений). К таким видам относятся Burkholderia vietnamiensis, Burkholderia ambifaria, Burkholderia cenocepacia^[11].

Burkholderia seminalis – энтомопатогенный вид данного рода, вируленный к Пчелиной огнёвке (Galleria mellonella), вредителю медоносных пчел^[11].

Проводятся исследования по идентификации других видов и штаммов данного рода, обладающих энтомопатогенными свойствами^[11].

Wolbachie pipientis – грамотрицательная бактерия, способная поражать широкий спектр видов членистоногих путем влияния на индукцию партеногенеза, феминизацию и уничтожение самцов. Наиболее распространённый эффект жизнедеятельности данной бактерии – несовместимость при скрещивании между инфицированными самками и здоровыми, незараженными самцами^[14].

Луи Пастер – французский химик и микробиолог, впервые предложивший применять энтомопатогенные бактерии в практике растениеводства.

История

Луи Пастер в 1874 году предложил для борьбы с филлоксерой применять энтомопатогенные бактерии^[8].

В 1879 году И. И. Мечниковым были описаны возбудители грибной и бактериальной болезней хлебного жука и успешно проведены опыты по их применению против этого вредителя. В продолжении этих исследований, И. М. Красильщиком в то же время была организована лаборатория по производству и использованию микробов, которые обладают энтомопатогенным действием^[8].

В дальнейшие годы были описаны возбудители многих болезней различных насекомых, некоторые энтомопатогенные микробы были использованы в широких масштабах в борьбе с вредоносными насекомыми^[10].

В 1922–1942 годах было получено и изучено большое количество энтомопатогенных форм спорообразующих бактерий. На основе этого было организовано производство инсектицидов для борьбы с опасными насекомыми вредителями винограда, кукурузы и хлопчатника^[8].

Е. В. Талалаевым в 1949 году было разработан и внедрен в широкое применение способ борьбы с сибирским шелкопрядом с помощью культуры спорообразующей бактерии, которая принадлежала к виду Bacillus thuringiensis^[8].

В 1953 г. было открыто, что у этого вида бактерий энтомоцидная природа кристалловидных включений. Открытие дало начало исследованиям по его применению при получении новых эффективных инсектицидов^[8].

Плановые, систематические работы по биологическому методу защиты растений были развернуты в нашей стране со времени организации Всесоюзного института защиты растений. Здесь в лабораториях биологического и микробиологического методов с 1931 г. проводятся углубленные исследования по интродукции и акклиматизации высокоэффективных хищников и паразитов^[10].

Лаборатория микробиометода ВИЗР, которую возглавлял проф.В. П. Поспелов, основное внимание уделила изучению болезней вредных насекомых. Специалисты этой лаборатории А. А. Евлахова, О. И. Швецова и др. изучили многие грибные, бактериальные и другие болезни ряда опаснейших вредителей и определили основные направления дальнейших исследований^[10].

Сегодня главное внимание уделяется получению высокоэффективных культур энтомопатогенных микроорганизмов. Немаловажное значение имеет выявление природы этих веществ из микроорганизмов, изучение их строения, специфики биосинтеза и механизма действия на вредителей^[10].