Вірусні препарати з пестицидними властивостями

Описано понад 1200 вірусних хвороб комах, причому майже три чверті з них доводиться на хвороби лускокрилих, при чому, велика частина цих хвороб була виявлена випадково, без наміру шукати засоби боротьби з комахами.

Слідуючи рекомендаціям ВООЗ від 1973 р., найбільшу увагу звертали на одну групу бакуловірусів. Ця рекомендація заснована на відсутності в цій групі вірусів, патогенних для хребетних; у той час вони розглядалися як найбільш безпечні. Проте інші групи — віруси цитоплазматичного полігідрозу, ентомовіспові віруси і іридовіруси також можуть досліджуватися для створення потенційних біопестициди проти комах.

Дослідження та використання вірусів для створення біопродуктів методами біотехнології стали можливими завдяки новим методикам, що розвинулися на хвилі біотехнологічних нововведень, і які можна застосовувати для перевірки безпеки вірусів, щоб з більшою упевненістю судити про їх поведінку до ссавців. Для цього використовуються нуклеотидні зонди і генетичне маркування, а також дані досліджень про те, що не знайдено крос-інфекцій між комахами і хребетними, і можна думати, що їх взагалі не існує. (Bacillus thuringiensis споріднена B. anthracis, але це не є серйозною перешкодою її використанню).

Бакуловіруси. Бакуловіруси - дволанцюжкова ДНК-вірус, серед якої біопестициди є в трьох групах:

· віруси ядерного поліедрозу (ВЯП);

· віруси гранулезу (ВГ);

· віруси, що фільтруються (ВФ).

Бакаловіруси заражають комах, які споживаючи вірусні ДНК, стають менш активними на декілька порядків, залежно від виду та віку комах. Час застосування бакаловірусів є критичною ланкою в спробах вивчення їх дії на максимальне число комах з використанням мінімуму вірусів. Вчені Ентвістл і Еванс припустили, що час застосування — важливіший чинник, аніж доза; тому важливо забезпечити обробку личинок, що знову вилуплюються, достатньою дозою вірусу, перш ніж вони виростуть і стануть нечутливими. Ефективність контролю на полях буде так само істотно залежати від методу обробки, як і від швидкості обробки. Дрібні вірусні частинки (тільця включення) повинні бути сформовані так, щоб приземлятися на листя, інакше можливісті контролю будуть безглуздими.

Ключова область, в якій дослідження вірусних біопрепаратів, схоже, забезпечать успіх, — це екологічні і епізоотологічні дослідження для з'ясування поширеності, залишкових виявленнь і характеристики виживання вірусів, щоб оптимізувати їх використання.

Хоча останніми роками було зроблено багато досліджень на цю тему, результати впроваджуються в практику відносно поволі; зростаючий комерційний інтерес та вимоги до безпеки і чистоти довкілля, можливо, прискорять виробництво нових біопрепаратів. Завдяки новим методикам, зокрема використання нешкідливих олігонуклеотидних послідовностей для маркування вірусного геному, що дадуть основний внесок в темпи, широту і ретельність екологічних досліджень. Методика маркування вперше була застосована Інститутом вірусології в Оксфорді, а технологія рекомбинантних ДНК застосовувалася для введення нових послідовностей в ген оболонкових білків, який потім використовувався для синтезу нових білків, які в свою чергу можуть включати білкові токсини Bacillus thuringiensis, таким чином потенційно підсилюючи токсичні ефекти вірусу.

Методи застосування вірусних препаратів

Існує два методи застосування вірусних препаратів:

· інтродукція вірусів в щільні популяції комах на порівняно невеликих площах

· обробка заражених ділянок шляхом обприскування або запилення на ранніх стадіях розвитку личинок.

Нові біотехнологічні методи можуть внести свій внесок також у ціну продукції. Так як большість вірусів досліджуються на живих комахах, бо небагато з них можуть рости на культурі клітин комах, тому існуюча техніка досліджень не найдешевша. Вдосконалення технології клітинних культур комах, відбір і створення високопродуктивних вірусів або навіть виробництво еукаріотичних вірусів в прокаріотах може вплинути на конкурентоспроможність вірусних пестицидів в порівнянні з хімічними речовинами.

 

Біогебіциди

Гербіциди - хімічні препарати для боротьби з бур'янами, складають близько 50 % сумарного ринку хімікатів для сільського господарства. Хімічним гербіцидам властиві ті ж недоліки, що і аналогічним пестицидам. Тому потреба в створенні біогербіцидів очевидна.

Біогебіциди - мікроорганізми-патогени рослин, ферменти, а також напівпродукти, що отримуються біоконверсією. Для боротьби з окремими видами бур'янів, стійких до хімічних препаратів, застосовують специфічні і токсичні для них мікроорганізми. Найчастіше використовують грибні фітопатогени і грибні фітотоксини. Для розширення їх сфери застосування необхідне отримання грибних форм, стійкіших по відношенню до умов зовнішнього середовища, що змінюються. Бактерійні фітопатогени, менш чутливі до чинників зовнішнього середовища, у меншій мірі вражають рослини.

Останні розробки в даному напрямі обіцяють істотні перспективи. США і Японія спільно розробляють отримання біогербіцидів на основі природних мікроорганізмів для боротьби з бур'янами сої, арахісу, рису. У США на ринок поступив препарат на основі штаму Phytophthora palmivora для боротьби з повілікой. Японія почала виробництво біогербіциду на основі білафоса, що продукується штамом Streptomyces hydroscopicus. Препарат володіє широким спектром дії, порушує азотний обмін в листі і стеблах бур'янів.

Разом з біогербіцидами, для захисту рослин все ширше застосовують біологічні препарати для боротьби із збудниками захворювань. На основі бактерій Pseudomonas fluorescens отриманий препарат «P-2-79», що пригнічує розвиток понад 40 видів мікроорганізмів, що вражають пшеницю, ячмінь, жито. На основі Pseudomonas проводять захист насіння сорго і кукурудзи від антрактоза і різоктоніоза; бавовника і сої - від вілту і ряду інших захворювань.

Для боротьби з фітофторозом яблунь запропонований спосіб застосування грунтової бактерії Enterobacter aerogenes.

Захист багатьох овочевих культур від захворювань, що викликаються деякими видами мікроскопічних грибів, забезпечується застосуванням препарату на основі культур Trichoderma polysporum, T. viride.

В цілому масштаби застосування різних препаратів для боротьби з шкідниками і збудниками хвороб сільськогосподарських культур безперервно зростають. За даними експертних оцінках ринок цих біопрепаратів до 2000 року складав від 8 до 20 млрд. долл./год.

Біодобрива

Мікроорганізми грають велику роль в підвищенні плодючості грунту, оскільки в процесі зростання і розвитку покращують його структуру, збагачують живильними речовинами, сприяють повнішому використанню добрив.

Інтенсивне рослинництво збіднює грунт азотом, оскільки значна його частка щорічно виноситься з грунту разом з урожаєм. З давніх часів для відновлення і поліпшення грунтів існує практика використання бобових рослин, здатних в симбіозі з азотфіксуючими мікроорганізмами заповнювати грунтові запаси азоту в результаті діазотрофності (засвоєння атмосферного азоту), що встановлено при вивчені бобових (вперше наявність бактерій в бульбах на корінні бобових рослин описали Лахман в 1858 і Воронін в 1866 р)

Чиста культура азофіксаторів була отримана Бейерінком в 1888 р, незабаром були виділені і описані інші азотфіксуючі мікроорганізми. Виноградський в 1893 р.вперше виділив анаеробну спороносну бактерію, що фіксує молекулярний азот, назвавши її на честь великого Л. Пастера Clostridium pasteurianum; у 1901 р. Бейерінк відкрив другу вільноживучу азотфіксуючу бактерію Azotobacter.

Висока продуктивність азотфіксациі у Azotobacter почала використовуватися для інтродуцированія цих бактерій в грунт з метою заповнення ресурсів азоту. Практичне застосування знайшли також симбіотичні бактерії роду Rhizobium, що розвиваються в бульбах бобових рослин. Як тільки була з'ясована роль симбіотичних бактерій роду Rhizobium в азотфіксациі, почали розробляти способи внесення цих мікроорганізмів в грунт і також для інокуляції насіння. Витрати на застосування цих способів невеликі, техніка застосування вельми проста, а ефект від їх застосування значителен. Культивування бобих, позитивно впливаючи на азотний баланс грунтів, також полегшує боротьбу з ерозією і допомагає відновлювати виснажені землі.