Размещено на http://www.allbest.ru/

История

В нашей стране и за рубежом известен ряд биопрепаратов грибного происхождения, используемых против возбудителей болезней растений. Такие биопрепараты производятся, как правило, специализированными фирмами или региональными биолабораториями, в основном - по заявкам производителей сельскохозяйственной продукции.

Приоритетное положение в защите растений от фитопатогенов занимают грибы рода Trichoderma - Trichoderma harzianum, Trichoderma viridae и др. Все биопрепараты на их основе называются триходерминами. Препаративные формы различаются, в зависимости от исходного штамма, состава питательной среды, способа культивирования, титра готового препарата. Первый отечественный грибной препарат против болезней растений разработан в ВИЗР на основе Trichoderma viridae (lignorum).

К грибным фунгицидам, применяющимся в настоящее время, относятся препараты на основе Trichoderma harzianum:

- штамм 18 ВИЗР;

- штамм ВКМ F-4099D.

Биопрепараты против болезней растений. Важная роль в подавлении развития болезней растений принадлежит грибам-антагонистам.

Грибы обладают широким спектром антагонистических свойств - гиперпаразитизмом, конкуренцией за питательный субстрат, продуцируют антибиотики и другие вещества, угнетающие жизнедеятельность фитопатогенов. Большинство грибов, используемых в биотехнологии средств защиты растений от болезней, относится к несовершенным грибам.

Первый отечественный биопрепарат против болезней растений создан в 60-е гг. ХХ в. в ВИЗРе на основе гриба Trichoderma viride (lignorum). Грибы этого рода могут подавлять развитие фитопатогенов путем прямого паразитирования, но превалирует антагонизм за счет продуцирования ряда антибиотиков (виридин, глиотоксин и др.). Позднее, включая современный период, была разработана серия препаратов на основе Trichoderma harzianum, T koningii, T. asperellum и др. [10, 11]. В последнее время препараты, содержащие грибы рода Trichoderma, зарегистрированы под названиями «Глиокладин» и «Стернифаг» (ВИЗР и ЗАО «Агробиотехнология, г. Москва). Круг грибных антагонистов, используемых для создания отечественных биопрепаратов в защите растений, расширяется. Разработаны препарат «Вермикулен» на основе Penicillium vemiculatum. (М.В. Штерншис)

Описание

В почве грибы рода Trichoderma развиваются на мицелии фитопатогенов, на различных остатках растений, богатых целлюлозой. Trichoderma образует сильно развитую грибницу сначала белого, а затем зеленого цвета. Гриб размножается при помощи спор (конидий), которые образуются на конидиеносцах. Конидиеносцы по строению разветвленные, споры имеют шаровидную форму, собраны в головки в количестве по 10-20 штук. Головки расположены на конце конидиеносца. Кроме конидий, гриб способен образовывать покоящиеся споры, или хламидоспоры. Они бесцветные, окрашены в зеленый цвет. Диаметр хламидоспор в 3 или 4 раза больше, нежели у обычных спор. На искусственных питательных средах грибок образует колонии практически округлой формы и зеленого цвета.^[5]

Оптимальной температурой для развития Trichoderma harzianum является 24-25°С, максимальной 32°С, минимальной 8°С.^[5]

Trichoderma harzianum

Trichoderma harzianum штамм 18 ВИЗР

Trichoderma harzianum штамм ВКМ F-4099D

Действие грибов-антагонистов на вредные организмы

В настоящее время известно, по крайней мере, два механизма биологического контроля у грибов рода Trichoderma. Это индуцированная системная резистентность (SAR) и ризосферная компетентность, которые обеспечивают долговременную защиту культуры на значительном удалении от зоны распространения инфекции.

Увеличение урожайности растений отмечается вследствие колонизации микроорганизмами корней растений. Было отмечено, что после обработки семян конидиями Trichoderma или внесения их непосредственно в почву интродуцированные конидии успешно колонизировали поверхность корней, повышая их всасывающую поверхность и создавая биологический барьер для фитопатогенов. Наблюдаемый эффект чаще всего не зависел от типа почвы или географической локализации испытуемой культуры. Количество жизнеспособных пропагул интродуцированного гриба Trichoderma и статус доминирующего вида сохранялся в течение всего сезона, а иногда и несколько лет. Важно отметить, что некоторые штаммы Trichoderma способны колонизировать корни растений в различных типах почв с различным рН и содержанием гумуса. Полная колонизация корней происходила, когда пропагулы Trichoderma вносили при обработке семян, в гранулированном виде на поверхность вспаханной почвы или при рыхлении и вспашке. Хороший эффект также наблюдался при добавлении гранул препарата в почвенные смеси для теплиц или в виде суспензий конидий в посадочную почву в теплице. Во всех случаях грибы проявляли хемотаксис и росли в сторону новой формирующейся корневой поверхности растения.

Вследствие колонизации ризосферы грибами рода Trichoderma происходило подавление болезней растений, ускорение роста, повышение урожайности, увеличение устойчивости к заболеваниям. Возможно, что интродуцируемые штаммы Trichoderma воздействуют на метаболизм растений. Таким образом, можно сказать, что микроорганизмы способствуют увеличению размера корневой системы, роста и жизнестойкости растений путем контроля ризосферной микрофлоры и влияния на обмен растения.^[1]

Применение грибных препаратов

болезнь растение гриб антагонист

Биопрепараты на основе Trichoderma способны подавлять не только возбудителя корневой, семенной и почвенной инфекции, но и развитие болезней плодов и листьев при нанесении препарата на их поверхность. Препарат может быть эффективен против мучнистой росы (Botrytis сinerea) в теплице, милдью, возбудителей болезней газонных трав, таких, как бурая пятнистость (Rhizoctonia solani), Pythium spp. и талерные бляшки (Sclerotinia homoeocarpa). Для борьбы с такими фитопатогенами конидии Trichoderma следует вносить каждые десять дней. При высокой заболеваемости Trichoderma может колонизировать новые здоровые листья, плоды и цветы, зрелые ягоды, прорастать на цветах, но не на листьях клубники. Получены интересные результаты о перенесении пропагул Trichoderma пчелами, т.к. конидии Trichoderma меньше по размеру, чем пыльца, поэтому они прилипают к тельцу пчелы, как пыльцевые зерна.^[1]

Для применения биопрепаратов на основе Trichoderma имеются некоторые ограничения: они превентивны, поскольку чаще всего не способны контролировать уже развившиеся заболевания. Отмечено, что развитие изолятов Trichoderma подавляется при высоком популяционном уровне фитопатогенов. Биопрепараты можно использовать только в определенных границах или как часть общей стратегии. На фоне высокой инфекционной нагрузки биопрепараты на основе Trichoderma менее активны против системных заболеваний, чем против местных (например, они эффективны против фузариозной корневой плесени, но не против фузариозного вилта).

Cегодня на основе Trichoderma harzianum разработаны и применяются препараты: Стернифаг (Trichoderma harzianum, штамм ВКМ F-4099D), Глиокладин (Trichoderma harzianum, штамм 18 ВИЗР).

Баковые смеси

Грибные препараты можно использовать в смесях с различными фунгицидами, согласно рекомендациям по каждому препарату.

Фитотоксичность

Не фитотокичны.

Токсикологические свойства и характеристики

Грибы рода Trichoderma улучшают структуру и плодородие почвы.

Препараты на основе Trichoderma harzianum относятся к 4 классу опасности для человека и 3 классу опасности для пчел.

Получение

Препараты на основе Trichoderma получают глубинным, поверхностным и глубинно-поверхностным методами на агаризованных, жидких и сыпучих питательных средах. Наиболее распространенным является поверхностный способ. Процесс производства состоит из следующих этапов:

· приготовление питательной среды и посевного материала;

· выращивание гриба на питательной среде или ферментация на сыпучих средах;

· сушка, фасовка, упаковка.

Для массовой наработки биопрепарата поверхностным способом в различных странах применяют отруби, зерно, солому пшеницы, торф, свекловичный жом, шелуху подсолнечника. При подборе оптимальной среды для производства в эти субстраты вводят дополнительные компоненты.^[5]

При выращивании гриба на жидких питательных средах на поверхности получают спорово-мицелиальную пленку, которую высушивают и перемалывают в порошок. В такой форме препарата питательная среда отсутствует, ее цвет - зеленый с оттенками.

Споровый препарат на основе Trichoderma harzianum получают глубинным способом. Технология глубинного культивирования включает следующие операции:

· выращивание посевного материала в колбах на качалке 24 часа при 200 об/мин;

· размножение посевного материала в посевном ферментере;

· выращивание в ферментере с мешалкой мицелиальной культуры при 28°С и аэрации в течение 14 часов.

На данный момент недостатком глубинного культивирования является слабое созревание спор. Поэтому данным способом, в основном, получают хламидоспоры и мицелиальную форму.

Триходермин - биологический препарат, изготавливаемый на основе грибов рода Trichoderma. Грибы этого рода подавляют развитие фитопатогенов путем прямого паразитизма, конкуренции за субстрат, выделения ферментов, антибиотиков (глиотоксин, виридин, триходермин), за счет высокой биологической активности быстро осваивают субстрат, активно разлагают органические соединения, принимают участие в процессах амонификации и нитрификации, усилении мобилизации фосфора и калия, обогащая почву подвижными питательными веществами.

Наибольшей популярности триходермин получил в овощеводстве закрытого грунта в борьбе с комплексом возбудителей болезней, которые вызывают корневые, прикорневые гнили растений, аскохитоз.

Грибы рода Триходерма являются активными антагонистами многих микроорганизмов-возбудителей болезней.

Высокая устойчивость обработанных культур к заморозкам и повышает засухоустойчивость растений, жароустойчивость на 18-60%, водоудерживающую способность на 4-28% ( в результате внесения препарата в ризосферу корневой системы создается более плотное соприкосновение гиф с корнем - микориоза- для облегчения передачи питательных веществ и воды. Грибы получают от растений продукты фотосинтеза для своего развития, а взамен получают воду и переведенную в доступную форму питательные вещества. А, как известно площадь всасываемой поверхности микрообразующих грибов в 100 раз превосходит всасывающую поверхность корня. За счет этого корневое питание растений увеличивается в 15 раз. (Институт физиологии растений).

Смешивается практически со всеми пестицидами (кроме медь- и ртуть- содержащих), одновременно снижает стрессовые действия химических препаратов.

Не накапливается в почве и растениях, не влияет на вкус и запах.

Эффективность в борьбе с грибковыми болезнями 90-92%, с вредителями 92-94%.

Не накапливается в почве и растениях, не влияет на вкус и запах.

Действие препаратов на растениях можно наблюдать через 24-36 часов. Полноценная жизнедеятельность микроорганизмов нанесенных на растения сохраняется в течении 12-15 дней.

Пенициллин (Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum и др.)

Пенициллин является антимикробным веществом, продуцируемым различныи видами плесневого гриба пенициллиума (Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum и др.). В результате жизнедеятельности этих грибов образуются различые виды пенициллина. Один из наиболее активных - бензилпенициллин. Другие виды пенициллина отличаются от бензилпенициллина тем, что вместо бензильной группы содержат другие радикалы. Синонимы бензилпенициллина:Angicilline, Capicillin, Cilipen, Conspen, Cosmopen, Cracillin, Crystacillin, Crystapen, Deltapen, Dropeillin, Falapen, Lanacillin, Novopen, Penvlon, Pentallin, Pharmacillin, Pradupen, Rentopen, Rhinocillin, Solupen, Solvocillin, Supacillina, Veticillin и др. По химическому строению пенициллин представляет собой кислоту, из него могут быть получены различные соли (натриевая, калиевая и др.). Основой молекулы всех пенициллинов (пенициллиновым ядром) является 6-аминопеницилановая кислота - сложное гетероциклическое соединение, состоящее из двух колец: тиазолидинового и b-лактамного. В связи с наличием в молекуле пенициллинов b-лактамного кольца их относят к группе b-лактамных антибиотиков. Химическим путем получен ряд полусинтетических пенициллинов - производых 6-аминопенициллановой кислоты. Эта часть молекулы пенициллина малоактивна, но путем ацилирования и присоединения к ней различных химических групп удалось получить соединения, более стойкие и эффективные в отношении микроорганизмов (стафилококков), устойчивых к действию бензилпенициллина. Препараты группы пенициллина эффективны при инфекциях, вызванных грамположительными бактериями (стрептококками, стафилококками, пневмококками и др.), спирохетами и другими патогенными микроорганизмами. Они оказывают бактерицидное действие на микроорганизмы, находящиеся в фазе роста. Антибактериальный эффект связан со специфической способностью пенициллинов ингибировать биосинтез клеточной стенки микроорганизмов. Бензилпенициллин и другие препараты группы пенициллина неэффективны в отношении вирусов (возбудителей гриппа, полиомиелита, оспы и др.), микобактерий туберкулеза, возбудителя амебиаза, риккетсий, грибов, а также большинства патогенных грамотрицательных микроорганизмов. Между отдельными препаратами этой группы существуют различия в скороти наступления антибактериального действия, его продолжительности, эффекивности при разных путях введения, способности накапливаться в разных оранах и тканях, а также активности в отношении различных микроорганизмов.

В результате многолетних исследований создана коллекция перспективных штаммов грибов и бактерий-антагонистов основных возбудителей болезней подсолнечника - белой, серой, пепельной гнилей, фомопсиса, фузариоза и вертициллезного увядания, включающая штаммы грибов, относящихся к родам Penicillium Link,Chaetomium KunzeexFr.,Trichoderma PersexFr.,Sordaria Cesatiet de Notaris,Gliocladium Corda ,Aspergillus Micheli,Fusarium Link,Coni Othyrium Cda,Tala-romyces Benj., Trichothecium Link,и штаммы бактерий, относящихся к родам Bacillus и Pseudomo-nas, подавляющих рост нескольких возбудителей болезней, не патогенных к культуре подсолнечника и других масличных культур, а, напротив, обладающих ростостимулирующей активностью.

На основе перспективного штамма гриба-антагониста РК-1-3Penicillium Vermiculatum Dan-geard(сумчатая стадия Talaromyces flavus(Klocker)) разработан экологически безопасный, эффективный биопрепарат полифункционального типа действия -вермикулен.

Штамм-продуцент биопрепарата вермикулена PK-1-3Penicillium vermiculatum выделен из склероциев белой гнили, собранных с пораженного подсолнечника в опытном хозяйстве ВНИИМК. Штамм идентифицирован в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова (МГУ), депонирован в коллекции культур микроорганизмо в Всероссийского института защиты растений (ВИЗР) и защищен авторским свидетельством (1989 г.).

Штамм РК-1-3Penicillium vermiculatum-аэроб, оптимальная температура выращивания 25-30оС, pH среды 5,0-8,0. Интенсивное спороношение гриба отмечено на питательных средах с источниками углерода -кукурузным экстрактом, сахарозой, мелассой и крахмалом, азота -хлористым аммонием, азотнокислым висмутом.

Штамм обладает способностью быстро занимать пространство питательной среды, не давая возможности расти патогену.

Важным фактором эффективного применения биологических препаратов для защиты от почвенных патогенов является конкурентная способность и приживаемость микробов антагонистов в почве при внесении их различными способами.

Обработка семян биопрепаратом способствует увеличению количества гриба антагониста в почве на 27,8-75,5 % по сравнению с естественным фоном и, как следствие, восстановлению почвенного равновесия.

Установлено, что инкрустирование семян подсолнечника композициями на основе вермикулена повышает полевую всхожесть по сравнению с контролем на 9-15 %, оказывает ростостимулирующее влияние на всходы, увеличивая длину корня на 44,2 % и массу корня -на 10 %.

В течение многих лет вермикулен испытывался против комплекса болезней на других сельскохозяйственных культурах. На основе результатов многолетних испытаний вермикулен зарегистрирован против комплекса болезней на зерновых и винограде, а также проходит успешные испытания на овощных и плодово-ягодных культурах.

Заключение

Штамм - продуцент биопрепарата вермикулена РК-С (ВИЗР-24) (РК-3) Penicillium vermiculatum обладает широким спектром антагонистической активности к целому комплексу патогенов и полифункциональным типом действия -конкуренцией, гиперпаразитизмом и антибиогенезом. Наиболее перспективными препаративными формами вермикулена определены жидкая культура (глубинное культивирование) с добавлением стабилизаторов и порошок на перлите. С целью применения микробиопрепарата в интегрированной системе защиты подсолнечника от болезней и вредителей разработаны композиции, включающие вермикулен, а также препараты против ложной мучнистой росы и почвообитающих вредителей, совместимые с биопрепаратом, и прилипатель. Многолетними испытаниями установлено, что инкрустирование семян подсолнечника разработанными композициями на основе вермикулена повышает всхожесть семян, оказывает ростостимулирующее влияние на всходы, увеличивая длину и массу корня, значительно снижает поражение подсолнечника опасными и вредоносными болезнями (белой гнилью, фомопсисом, фузариозом), что позволяет получить дополнительный урожай 0,1-0,3 т/га. Немаловажное значение в условиях настоящего экологического кризиса приобретает факт накопления гриба-антагониста в почве, что, как следствие, способствует восстановлению почвенного равновесия.

Применение вермикулена на других сельскохозяйственных культурах: озимой пшенице, картофеле, малине, яблоне, землянике и винограде против комплекса болезней может значительно снизить прессинг многократных химических обработок.

Список литературы

1. Антагонизм микробов и антибиотические вещества / З.А. Ваксман. -М.: Гос. из-во иностр. литер., 1947. -391 с.

2. Выделение микробов -антагонистов и биологические методы учета их антибиотической активности / Н.С. Егоров. -М.: Изд -во Москов. ун-та, 1957. -78 с.

3. Интернет-сайт: http://greenroom.com.ua/forum/viewtopic.php?f=2&t=846

Размещено на Allbest.ru