Автор: к.б.н., н.с. А.В. Якушев

Область использования: Сельское хозяйство

Потребители: Агрохолдинги, компании по производству биопестицидов

Какая проблема решается с помощью продукта? Биологические пестициды – биологические средства защиты растений, которые включают в себя живые организмы и синтезируемые ими биологически активные соединения, действующие на фитопатогенные микроорганизмы и животных-вредителей. Среди биологических пестицидов большую роль играют микробные препараты. К их достоинствам относится высокая эффективность при правильном применении, избирательность действия в отношении широкого спектра вредных насекомых и фитопатогенов, а также безвредность для окружающей среды. Все это даёт возможность решения проблемы устойчивости популяций насекомых-вредителей и фитопатогенов к химическим пестицидам. Применение микробных биопестицидов можно совмещать с химическими и другими группами биологических пестицидов. Производство биопестицидов растёт во всём мире. По прогнозам компании маркетинговых исследований, IDTechEx рынок сельскохозяйственных биопрепаратов достигнет 19,5 млрд долларов к 2031 году. Поэтому исходя из экологических и экономических соображений целесообразно развивать это направление. 

Описание разрабатываемого продукта: смесь лиофилизированных культур бактерий-антагонистов, которая хранится в вакуумной упаковке и вносится на поражённые растения в виде водной суспензии.

Разработка продукта предполагает реализацию нескольких этапов: изоляцию штаммов бактерий из беспозвоночных животных-вредителей (тля, колорадский жук, гусеницы некоторых бабочек-вредителей и т.д.) и растений, которые они поражают для нахождения среди них антагонистов, избирательно активных в отношении вредителей и фитопатогенных микроорганизмов; проверку антагонистической активности по отношению к фитопатогенным микроорганизмам in vitro; скрининг активных штаммов с проведением полевых экспериментов по обработке сельскохозяйственных растений культурами микроорганизмов (например, на полях Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ имени М.В.Ломоносова «Чашниково», Московская область, Солнечногорский район). 

Новизна и преимущества. Исследование штаммов, выделенных из малоизученных местообитаний, – перспективное направление для изыскания в связи с более высокой вероятностью обнаружения ранее неизвестных антибиотических соединений. В частности, нами было показано, что таким местообитанием, являющимся перспективной средой для выделения продуцентов антибиотиков, является кишечник почвенных беспозвоночных животных (A. A. Glukhova, et al. Antibiotics, 2018; 94(7):1-14). Кишечные бактерии служат им как для расщепления сложных полимеров, так и для предотвращения колонизации кишечника чужеродными микроорганизмами. Последняя функция выполняется, в том числе, за счёт биосинтеза антибиотиков. Это местообитание микроорганизмов интересно ещё и тем, что кишечник именно почвенных животных взаимодействует с огромным пулом почвенных микроорганизмов, среди которых тоже много продуцентов антибиотиков.

Проведение селективного выделения бактерий-продуцентов, в частности на бедных агаризованных средах с низкими концентрациями источника углерода, что, как было нами ранее показано, повышает количество и разнообразие получаемых микроорганизмов.

На российском рынке имеется ряд биопрепаратов: энтомопатогенные бактерии Bacillus thuringiensis и грибы Beauveria bassiana и Lecanicillium lecanii, применяющиеся для борьбы с вредными насекомыми («Бикол», «Боверин» и др.) и биологические фунгициды на основе Bacillus subtilis («Бактофит») и Pseudomonas aureofaciens («Гаупсин»). Однако, имеющиеся препараты имеют ряд недостатков, основными из которых являются:

высокая специфичность, требующая точной идентификации вредителя или фитопатогена и (при комплексном заражении) использования нескольких биопрепаратов; 

низкая скорость действия, что делает их непригодными, если вспышка вредителей угрожает урожаю; 

зависимость эффективности от различных биотических и абиотических факторов, так как микроорганизмы обычно размножаются внутри или поблизости от вредителя или фитопатогена. 

Для решения вышеперечисленных проблем предлагается провести поиск культур бактерий-антагонистов, чтобы создать препарат, содержащий смесь большого числа бактериальных штаммов, которая сделает препарат менее специфичным и более устойчиво действующим. Упор в работе будет сделан на продуцентов токсинов и антибиотиков, а не на возбудителей инфекций у целевой группы вредителей или фитопатогенов.

 
 

Научная работа