Научные основы использования энтомопатогенов и микробов-антагонистов в фитосанитарной оптимизации тепличных агробиоценозов

• Автор: Павлюшин, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 06.01.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург, Пушкин
• Количество страниц: 66 с. : ил.; 20х15 см

Актуальность проблемы В современной концепции фитосанитарной оптимизации агробиоценозов и агроэкосистем важнейшее значение отводится восстановлению и активизации механизмов биоценотической регуляции (Материалы Всероссийского съезда по защите растений, С.-Петербург, 1995 г.; IOBC/WPBS Bulletin, vol.19/9, 1996 г.). Делается ставка на сохранение и искусственное насыщение агробиоценозов энтомо-фагами, энтомопатогенами и микробами-антагонистами (Бондаренко, 1986; Васильев, Лившиц, 1984; Воронин, 1988; 1992; Емельянов, 1995).
В прикладном аспекте разворачиваемые исследования в области биологических регуляторных механизмов численности вредных видов являются научной базой создания интегрированных систем биологической защиты сельскохозяйственных культур. Накопленный мировой опыт позволяет определить биологическую защиту как совокупность защитных мероприятий с использованием устойчивых сортов, микробиологических средств защиты растений, интродуци-руемых энтомоакарифагов, реализуемую на основе фитосанитарного мониторинга, прогноза вредоносности и учета природных популяций полезных энтомофагов и микроорганизмов, и направленную на достижение биоценотического равновесия в агробиоценозе.
В России проблема биологической защиты растений в теплицах возникла в 70-80-е годы в связи с интенсивным наращиванием площадей (15 тыс. га), что привело к резкому обострению фитосанитарной обстановки в тепличных агробиоценозах. Количество экономически значимых вредоносных объектов достигло 22 видов. Необходимость получения экологически качественной овощной продукции потребовало разработки и использования средств биологической защиты. Отдельное фрагментарное применение хищного клеща фито-сейулюса, триходермина и фитобактериомицина не решало проблемы защиты в целом.
В настоящее время в силу ряда причин:
- повышенной вредоносности быстро размножающихся видов насекомых и клещей (тли, оранжерейная белокрылка, трипсы, пау-
ный клещ и др.);
- появления резистентных популяций бахчевой и персиковой й, паутинного клеща и белокрылки;
- наличия скрытноживуших вредителей (листовые минеры);
- постоянного наличия и повышенной зшфитотийности таких будителей болезней, как бактериозы томата, корневые гнили зца, мучнистая роса и антракнозы, галловые нематоды,
- малой доли устойчивых и толерантных «юртов, и ограниченно набора энтомофагов и биопрепаратов,
'удита овощных культур в теплицах зачастую не дает гарантиро-; иного защитного эффекта.
Недостаточно изучены возможности и ограничены средства кон-

троля для формирования и функционирования искусственно создаваемою тепличного паразитоценоза. Безусловно, вышеобозначенные причины и, особенно, повышенное количество вредоносных видов, для которых присущи признаки экологических доминант (высокая численность, обилие и накладка поколений, биомасса) требует более сложных насыщенных систем биологической регуляции, чем это существует на сегодняшний день.
Как показывает отечественный и зарубежный опыт (США, Англия, Нидерланды, Мексика и др.) использование микробных препаратов - один из обязательных элементов в биологической защите растений, в том числе и на овощных и декоративных культурах закрытого грунта. В ряде развитых стран актуальна проблема широкой интеграции микробных препаратов в технологии возделывания сельскохозяйственных культур (Bernharat, Tuppeser, Thomas, 1991). Например, доходы от использования биоинсектицидов в США за последние 10 лет выросли в 3 раза (Market Intelligens, 1991).
Учитывая контролируемость тепличного агробиоценоза для моделирования биоценотической регуляции, в частности процессов динамики численности вредных и полезных видов, а также усиливающуюся тенденцию в развитии биотехнологической промышленности, целесообразно сделать вывод о необходимости интенсификации исследований в области микробиологической защиты растений, как важнейшего элемента в фитосанитарной оптимизации агробиоценозов.
Цель и задачи иселедоватт
Цель работы. Оценить потенциал биологической активности зн-ггомо патогенных микроорганизмов и микробов- антагонистов по отношению к основным вредоносным объектам в теплицах и сформировать необходимый набор микробиологических средств защиты растений (МСЗР) с разным типом контроля динамики численности вредителей и болезней.
Для выполнения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:
1) разработать методы тестирования штаммов эктомопатоген-ных грибов и актшомицетов по признакам вирулентности и токси-генности на тест-насекомых, усовершенствовать методы отбора высоковирулентных штаммов;
2) определить дифференциацию штаммов энтомопатогенных грибов Beauveria bassianaVегЫпШит lecaniï и Paæüomycss fumaso-roseus по вирулентности на тест-н&еекамых (большая вощинная моль, гороховая тля, бахчевая тля, персиковая тля, оранжерейная белокрылка, табачный трипе);
3) выявить основные элементы патогенеза и определить факторы вирулентности у эятомопатогенных грибов;
4) разработать систему оценки действия и последействия патогенов на популяции насекомых;

Указанный набор признаков обнаружил наиболее высокий коэффициент множественной корреляции (0.703) по влиянию на вирулентность штаммов V.lecanii.
Для удобства расчета вирулентности построена номограмма (Митина, Сергеев, Павлкжшш, 1997). Таким образом, впервые для энтомопатогенных грибов показана принципиальная возможность прогноза вирулентности по фшиолот-биохимическим особенностям патогена с обязательным учетом признака токсинообразования.
В ходе выделения, очистки и идентификации действующих веществ токсического комплекса V.lecanii было установлено, что энто-моцидные метаболиты гриба содержатся в липидной фракции (до 4% от общих липидов) и представлены двумя активными компонентами, названных нами токсином-1 (стабильное соединение, вызывающее гибель тест-насекомых в течение 15-20 минут) и токсином-2, характеризующееся нестабильностью и приводящее к гибели тлей в течение нескольких часов. Выявлена химическая природа токсина-1 -основного действующего вещества токсического комплекса, которое определено нами как триглицеридный фосфоэфир (Мвес—300 у.е). Это соединение отличается от уже известных инсектицидньгх метаболитов V.lecanii - б&ссианолида и дипиколиноюй кислоты (Claydon, Grove, 1982; Murakoshi et aL, 1978). Образование аналогичного соединения. обладающего контактной активностью, установлено и для грибов рода Entomophthora (Воронина и др., 1987, 1988), что указывает на закономерность биосинтеза биологически активных фосфолипидов у энтомопатогекных грибов. Учитывая зависимость тохсин-нобразования у микроорганизмов от состава питательной среды и условий культивирования были осуществлены исследования по оптимизации среды для V.lecanii (шт.Р-81) по указанному признаку. Максимальный выход биомассы гриба (15.1 мг/мл) и липидов (23.5%) с инсектицидной активностью равной 98% был получен при глубинном росте гриба на оптимизированной модифицированной среде е пептоном (табл. 12). Планирование экспериментов по оптимизации среды по пяти параметрам (концентрация азота, углерода, КН2Р04, MgS€>4, pH среды) проводили симплексным методом (Митина, Пав-люшин, 1992; Новикова, Митина, Павлюшин, 1995). Было показано, что рост V.lecanii (шт.Р-81) на сбалансированной среде происходит синхронно, при этом процесс токсикообразования связан с клеточной дифференциацией; выход биомассы и токсинсодержащей фракции увеличивался на 15% и 12%, соответственно, по сравнению с неоп-тимизировашюй средой. С учетом полученных данных была предложена питательная среда для промышленного культивирования V.lecanii следующего состава: БВК - 1%, зеленая патока - 4%, КН2РО4 -0.2%, MgSOd - 0.1%, которая позволяет увеличить выход биомассы и токсинсодержащей фракции гриба в 2-3 раза.
На основе полученных оригинальных данных по токсигенности