Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Биотехнология: Монография

Голосов: 37

В монографии отражен современный уровень знаний по различным направлениям биотехнологии. Изложены общие вопросы научных основ биотехнологии как науки и промышленной отрасли - история возникновения и развития, специфика и возможности различных биотехнологических процессов; охарактеризованы биологические агенты, субстраты, аппаратура и получаемые целевые продукты. Книга предназначена для студентов, аспирантов, научных работников и специалистов - микробиологов, биотехнологов, химиков-технологов, экологов.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                                                                             Таблица 6.1
                 Наиболее распространенные инсектопатогенные бактерии
                  и инфицируемые ими насекомые (по G. A. Hardy, 1986).
             Бактерии                                Насекомые
      Pseudomonas aeruginosa                           Саранчи
       Pseudomonas septica                 Жук-навозник, жук-древесинник
         Vibrio leonardia           Огневка пчелиная большая, мотылек кукурузный
      Enterobacter aerogenes           Бабочка-голубянка, бабочка-толстоголовка
         Proteus vulgaris                              Саранчи
       Salmonella enteritidis                 Огневка пчелиная большая
         Diplococcus spp.       Майский хрущ, шелкопряд тутовый, шелкопряд непарный,
                                            шелкопряд дубовый походный
       Bacillus thuringiensis                  Различные бабочки, моли
            B. popilliae                            Жук-навозник
           B. sphaericus                               Комары
            B. moritai                                  Мухи

различных видов определяет разницу воздействия токсина. Не все насе-
комые обладают протеазами, способными разрушать данный токсин, чем
и определяется его избирательность.
   Препараты на основе Bt относятся к токсинам кишечного действия.
Типичными последствиями их воздействия являются паралич кишечника,
прекращение питания, развитие общего паралича и гибель насекомого.
Кристаллы варьируют между различными серотипами и изолятами Bt и
обладают широким спектром активности против различных насекомых.
   Бактерии группы Bacillus thuringiensis эффективны в отношении 400
видов насекомых, включая вредителей полей, леса, садов и виноградни-
ков; наибольший эффект от применения данных препаратов получают при
борьбе с листогрызущими вредителями. Известно более 100 штаммов Bt,
объединенных в 30 групп по серологическим и биохимическим призна-
кам. Микробиологическая промышленность многих стран выпускает раз-
личные препараты на основе Bt, способных образовывать споры, кристал-
лы и токсические вещества в процессе роста.
   Технология получения биопестицидов на основе энтомопатогенных
бактерий представляет собой типичный пример периодической гомоген-
ной аэробной глубинной культуры, реализующейся в строго стерильных и
контролируемых условиях. Цель процесса – получение максимального
урожая бактерий и накопление токсина. Основу питательной среды со-
ставляет дрожжеполисахаридная смесь и пеногаситель (кашалотовый
жир). Длительность ферментации при 28–30°С в режиме перемешивания и
аэрации (0.2 л О2/л среды⋅мин.) составляет 35–40 часов до накопления в
культуральной жидкости 5–10 % свободных спор и кристаллов от общего
их количества (при титре культуры не менее 1 млрд. спор в 1 мл). Далее
180


споры и кристаллы отделяются в процессе сепарирования и обезвожива-
ются. Товарная форма препарата – сухой порошок, а также стабилизиро-
ванная паста. Выход пасты при влажности 85 % и титре около 20 млрд.
спор/г – около 100 г/м3 культуральной жидкости. Стабилизация пасты
осуществляется смешиванием ее с карбоксиметилцеллюлозой, обладаю-
щей высокой сорбционной емкостью. Споры и кристаллы в результате
стабилизации образуют трехмерную сетчатую структуру, в которую рав-
номерно проникает консервант, обеспечивая длительную сохранность
препарата. На основе пасты в процессе высушивания в распылительной
сушилке получают сухой продукт с остаточной влажностью не выше 10 %
и с титром 100–150 млрд. спор/г. Препарат усредняется и стабилизируется
каолином. Готовый сухой продукт содержит до 30 млрд. спор/г.
    Узким местом при производстве энтомопатогенных бактериальных
препаратов является борьба с фаголизисом. Есть предположение, что ви-
рулентность и фагоустойчивость бактериальных штаммов находятся в
обратной зависимости, поэтому невозможно сочетать эти свойства в од-
ном штамме. Для избавления от фаголизиса ведется селекция на фаго-
устойчивость среди производственных штаммов; рекомендована смена
культивируемых штаммов, а также строгая регламентируемость и сте-
рильность на стадии ферментации.
    Первый отечественный препарат получен на основе Bac. thuringiensis
var. dalleriae – энтобактерин. Препарат выпускается в виде сухого по-
рошка с содержанием спор и кристаллов эндотоксина по 30 млрд./г, пасты
с наполнителем, а также жидкости в смеси с прилипателем. Эффективен
против чешуекрылых насекомых (капустной белянки, капустной моли,
лугового мотылька, пяденицы, шелкопряда, боярышницы и др.). Приме-
няют препарат путем опрыскивания растений суспензией из расчета 1–
3 кг/га для овощных и 3–5 кг/га – для садовых культур с использованием
наземных и авиационных опрыскивателей. Оптимальные условия внеш-
ней среды для применения энтобактерина – отсутствие осадков и диапа-
зон температур 18–32°С. Препарат – кишечного действия, при поедании
гусеницами вместе с листовой зеленью после попадания в желудочно-
кишечный тракт насекомого вызывает общую интоксикацию и затем пол-
ный паралич. Основная масса насекомых гибнет в течение 2–10 дней; при
необходимости проводят повторную обработку при сокращении дозы в 2
раза. Применение энтобактерина повышает урожайность овощных куль-
тур и садовых культур на 50 и 5 ц/га соответственно.
    Дендробациллин является препаратом для защиты леса от сибирского
шелкопряда на основе Bac. thuringiensis var. dendrolimus. Бактерия была
выделена из гусениц сибирского шелкопряда – вредителя хвойных лесов.
Этот препарат также эффективен для защиты овощных, плодовых и тех-
нических культур от разных насекомых (совок, белянок, молей, пядениц и
др.). Препарат не токсичен для полезной энтомофауны, исключение со-
                                                                    181


ставляют тутовый и дубовый шелкопряд, применяется и действует анало-
гично энтобактерину.
    Инсектин – по действию аналогичен дендробациллину, предназначен
для борьбы, главным образом, с сибирским шелкопрядом. Получен на
основе Bac. thuringiensis var. insectus.
    БИП – биологический инсектицидный препарат, изготавливается в ви-
де сухого порошка и пасты на основе Bac. thuringiensis var. darmstadiensis;
эффективен против вредителей плодовых (от яблочной и плодовой молей,
пядениц, листоверток, шелкопрядов) и овощных культур (белянок, мо-
лей).
    Бактулоцид – бактерия, на основе которой выпускается данный пре-
парат, выделена из водоема и отнесена к группе Bt H14, так как ей присво-
ен 14-й серотип. Бактулоцид выпускается в виде сухого порошка с титром
спор около 90 млрд./г и содержит такое же количество кристаллов. При-
меняется в жидком виде разбрызгиванием по поверхности водоема. Доза в
зависимости от характера водоема и вида комаров варьирует от 0.5 до
3.0 кг/га водной поверхности. Кристаллический эндотоксин бактулоцида
высоко токсичен для личинок комаров и мошек, но совершенно безопасен
для других насекомых и гидробионтов, обитающих в одном водоеме с
комарами. Продуцент данного эндотоксина привлек внимание ученых
многих стран. За рубежом аналогичные препараты («Текнар», «Скитал»,
«Виктобак», «Бактимос») для борьбы с комарами и мошкой выпускают на
основе бактерии Bacillus israelensis штамм Bt H14, которая продуцирует
данный эндоксин. Наиболее эффективными являются отечественный
«Бактулоцид» и французский «Бактимос».
    Вторая группа препаратов, выпускаемых за рубежом, базируется на
бактериальном серотипе Bac. thuringiensis 3А3В (HD-1). Первый препарат
был получен во Франции в 1938 г. на основе штамма, выделяющего опас-
ный для человека токсин – β. Были разработаны специальные методы очи-
стки культуральной жидкости для удаления токсина из товарной формы
продукта. Впоследствии был выделен штамм Bt HD-1, свободный от дан-
ного эндотоксина, который в настоящее время является основой многих
промышленных препаратов, предназначенных для борьбы с различными
садовыми и огородными вредителями. Серия препаратов, по действию
аналогичная энтобактерину, («Дипел», «Виобит», «Бактоспейн») изготав-
ливается на основе 3А3В в виде порошков и жидкостей и применяется с
помощью распылительных и разбрызгивающих устройств, вызывая мас-
совую гибель гусениц. В Чехии производят препарат «Батурин-82» с ис-
пользованием глубинной культуры Bt. var. kurstaki, эффективный против
различных вредителей овощных, зерновых культур и лесов. В США начат
выпуск препарата «Фоил» на основе конъюгатов двух штаммов Bt, для
борьбы с гусеницами овощных культур и ряд других эффективных препара-
тов.
182


   Широкая разработка новых препаратов на основе Bt интенсивно про-
водится во многих странах. Поиск осложняется нестабильностью и лизо-
генией штаммов-продуцентов. До настоящего времени мало изучены во-
просы контагиозности энтомопатогенных бактерий и возможности эпизо-
отологического способа их использования.
   Методы генной и клеточной инженерии в настоящее время позволяют
проводить работы, направленные на улучшение существующих продуцен-
тов и продуктов Bt. Сегодня известно, что гены, контролирующие синтез
кристаллов, локализованы на небольшом числе плазмид значительной
молекулярной массы. Токсический белок, синтезируемый Bt, клонирован
в E. coli и B. subtilis, его экспрессия получена даже в течение вегетативной
фазы роста. Есть сведения о клонировании белка, токсичного для бабочек,
в клетках табака. В выросшем целом растении табака каждая клетка выра-
батывала токсин. Таким образом, растение, приобретшее токсин, само
становится устойчивым к насекомым: поедая листья, гусеница погибает,
не причинив существенного вреда растению. Американскими компаниями
«Монсанто» и «Агроцетус» проводятся полевые испытания хлопчатника с
внедренным в хромосому геномом Bt. Резистентность к гусеницам пере-
дается семенам и последующим поколениям растений. Начато получение
рассады трансгенного картофеля и томатов с внедренным геном Bt, ток-
сичного для чешуекрылых. Создан трансгенный инсектоустойчивый то-
поль с внедренным геном антитрипсиназы в клетки тканей. Фермент сни-
жает усвоение белка насекомыми, что приводит к сокращению популяции.
   Соединение и клонирование белков из различных энтомопатогенных
штаммов позволило получить рекомбинантные штаммы с расширенным
спектром активности. Описаны новые штаммы с активностью против до-
полнительных насекомых (например, жесткокрылых). Фирма «Сандоз»
успешно провела полевые испытания нового продукта «Джавелин», полу-
ченного на основе NRD-12, штамма 3А3В, исходно активного против не-
парного шелкопряда. Препарат эффективен также против вредителей
овощных культур, а также культур хлопчатника. Генноинженерными ме-
тодами в США создан эндофит Calvibacter xylicynodontis, модифициро-
ванный экспрессией гена токсина Bt. Препарат «Инсайд» вводится в семе-
на кукурузы, после их прорастания бактерии размножаются в сосудистой
системе растения, продуцируя биоинсектицид; эффективен против мо-
тылька кукурузного. Компания «Микоген» выпускает на рынок генноин-
женерный препарат на основе токсина Bt. var. san diego, экспрессирован-
ного в бактерии Ps. fluorescens, препарат может применяться для защиты
от колорадского жука и долгоносика картофеля, баклажан, томатов; его
стоимость близка к стоимости химических пестицидов, эффективность
действия – свыше 90 %.
   Новейшие биотехнологические методы могут способствовать повыше-
нию эффективности бактериальных препаратов в результате изменения

                                                                        183


плазмид в бактериях, контролирующих синтез белка. Производство аспо-
рогенных штаммов может упростить технологию ферментации и снизить
стоимость препаратов. Возможно получение биоинсектицидов с более
специфичными мишенями.
       Грибные препараты
   Многочисленные виды энтомопатогенных грибов широко распростране-
ны в природе; они поражают широкий круг насекомых, обладая для этого
различными механизмами, включая контактный, что облегчает их примене-
ние. Грибы хорошо сохраняются в виде спор и продуцируют разнообразные
биологически активные вещества, усиливающие их патогенность. Однако
грибные препараты не применяются пока достаточно широко. Это связано,
во-первых, с определенными технологическими трудностями, возникающи-
ми при их культивировании и, во-вторых, – обусловлено жесткими требова-
ниями к факторам окружающей среды (высокая активность грибных препа-
ратов проявляется только в условиях высокой и стабильной влажности).
   Известны сотни видов энтомопатогенных грибов, но наиболее пер-
спективными считаются две группы грибов – мускаридные грибы из
Euascomycetes и энтомотрофные из семейства Entomophtohraceae. Основ-
ное внимание привлекают следующие грибные патогены: возбудитель
белой мускардины (род Beauveria), возбудитель зеленой мускардины (род
Metarhizium) и Enthomophthora, (поражающий сосущих насекомых).
И. И. Мечников, открыв возбудителя зеленой мускардины у хлебного жу-
ка и применив препарат из гриба Metarhizium anisopliae, заложил основу
новому направлению защиты растений. У большинства грибов возбудите-
лем инфекции являются конидии. Грибы в отличие от бактерий и вирусов,
проникают в тело насекомого не через пищеварительный тракт, а непо-
средственно через кутикулу. При прорастании конидий на кутикуле насе-
комого ростовые трубки могут развиваться на поверхности или сразу на-
чинают прорастать в тело; часто этот процесс сопровождается образова-
нием токсина. Если штамм слабо продуцирует токсин, мицелий достаточ-
но быстро заполняет все тело насекомого. Заражение насекомых грибны-
ми патогенами в отличие от других микроорганизмов может происходить
на различных стадиях развития (в фазе куколки или имаго). Грибы быстро
растут и обладают большой репродуктивной способностью. Для того что-
бы применение грибных препаратов было эффективным, надо применять
их в определенное время сезона и в оптимальной концентрации. Для этого
необходимо знание этиологии грибных повреждений и как они взаимо-
действуют с насекомыми. Это обеспечит получение на основе грибов эф-
фективных и достаточно экономичных пестицидов. В настоящее время,
несмотря на имеющиеся ограничения, грибные препараты широко иссле-
дуются и начинают применяться для борьбы с вредителями.
   Metarhizium anisopliae – наиболее известный энтомопатогенный гриб,
описанный более 100 лет назад как зеленый мускаридный гриб. На его
184


основе были получены первые препараты биопестицидов в промышлен-
ных масштабах. Этот гриб поражает многие группы насекомых, включая
слюнного пастбищного клопа и вредителя сахарного тростника. В сочета-
нии с вирусом препарат данного гриба используют для контроля числен-
ности жука-носорога, являющегося главным вредителем пальм на остро-
вах в южной части Тихого океана. Есть данные о том, что с его помощью
можно бороться с коричневой цикадой – вредителем риса.
   Verticilium lecanii является единственным грибным энтомопатогеном,
на основе которого на западе успешно выпускают препараты в промыш-
ленных масштабах. Его изучение началось в начале 80-х годов. Этот орга-
низм способен контролировать в оранжереях численность тлей и алейро-
цид в течение нескольких месяцев.
   Hirsutella thompsonii использовали некоторое время в США для произ-
водства препарата «Микар» с целью контроля численности цитрусовых кле-
щей. Выпуск препарата, однако, был прекращен, так как он не оправдал на-
дежд.
   В США, Чехии, Австралии и на Кубе разработаны эффективные пре-
параты на основе мускаридного гриба Beauveria bassiana (Bals.) Vuill для
борьбы с вредителями различных сельскохозяйственных растений, для
контроля популяции насекомых в почве. Для инфицирования саранчи в
США используют австралийский микроскопический гриб Enthomophthora
praxibuli. Саранча погибает в течение 7–10 дней после применения препа-
рата. Споры гриба после зимовки в почве способны поражать следующие
поколения насекомых. В Японии выпущен в продажу инсектицид на осно-
ве гриба Aspergillus для защиты лесов от вредителей; препарат вносят в
почву, он поглощается корнями деревьев, распространяясь по сосудистой
системе дерева, защищает его от насекомых.
   Боверин является отечественным грибным препаратом, который изго-
тавливают на основе конидиоспор Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. Препа-
рат выпускают в виде порошка с титром 2–6 млрд. конидиоспор/г. Приме-
няют также в комплексе с химическими препаратами (хлорофосом, фоза-
лоном, севином) при уменьшение дозы последних в 10 раз от принятой
нормы для индивидуального химического пестицида. Боверин почти так-
же эффективен, как лучшие из доступных химических пестицидов. После
заражения насекомого B. bassiana выделяет боверицин, циклодепсипеп-
тид-токсин. Боверин безопасен для человека и теплокровных, не вызывает
ожогов у растений.
   Получение боверина возможно как экстенсивным поверхностным, так
и более экономичным глубинным способом ферментации. Последний,
однако, является достаточно трудной технико-технологической задачей.
При глубинной ферментации гриб размножается вегетативно, образуя ги-
фальные тельца (гонидии), которые по действию близки воздушным ко-
нидиям, но уступают им в устойчивости (в процессе распылительного вы-
                                                                    185


сушивания до 90 % гонидиоспор погибает). Конидиоспоры удается полу-
чать в глубинной культуре на основе оптимизированной питательной сре-
ды. При этом до 90 % выращенных клеток переходит в конидиоспоры
достаточно высокой вирулентности. Культивирование гриба реализуется в
строго стерильных условиях в глубинной культуре при 25–28°С в течение
3–4 суток. Питательная среда содержит (%): кормовые нелизированные
дрожжи – 2, крахмал – 1, хлорид натрия – 0.2, хлорид марганца – 0.01,
хлорид кальция – 0.05. Существенное значение имеет концентрация азота,
так как его дефицит снижает скорость роста, а избыток – стимулирует
образование гонидий. Оптимальная концентрация аминного азота состав-
ляет 10–15 мг %. Титр конидиоспор в культуре достигает 0.3–1.3
млрд./мл. Культуральную жидкость сепарируют с образованием пасты
остаточной влажности 70–80 % и титром спор 8 млрд./г. Пасту высуши-
вают распылительным способом до влажности 10 % и титра 8.109 кле-
ток/г. В готовый препарат часто добавляют вещество-прилипатель и ста-
билизируют каолином.
    Поверхностное культивирование гриба требует больших производст-
венных площадей и более трудоемко, поэтому имеет меньшие масштабы.
Способ реализуется в разных вариантах: на жидкой среде без соблюдения
правил стерильности, аэрации и перемешивания; на твердой среде или
жидкой среде в условиях асептики и комбинированным способом пленки.
При твердофазной ферментации с использованием сусло-агара, картофе-
ля, зерна пшеницы или кукурузы образование конидиоспор завершается
на 12–15 сутки. На жидких средах образование спор наблюдается через 7–
10 суток, а на 18–25 сутки сформированную спороносную пленку снима-
ют. Полученный материал высушивают, размалывают и смешивают с
тальком или торфом. Производительность метода – до 800 кг в месяц,
титр – 1.5.109/г. Готовая форма препарата представляет собой сухой мел-
кодисперсный порошок конидиоспор, смешенный с каолином; титр – 1.5
млрд. конидий/г. Препарат эффективен против листогрызуших садовых
вредителей, яблоневой плодожорки, вредителей леса; а также вредителя
картофеля – личинок колорадского жука. Используют боверин путем оп-
рыскивания растений, норма расхода – 1–2 кг/га. В сочетании с неболь-
шими добавками химических пестицидов препарат вызывает гибель 100 %
личинок всех возрастов.
    Перспективы грибных препаратов очевидны. Однако необходимы
серьезные исследования для понимания этиологии вредителей. Это позво-
лит предвидеть последствия взаимодействия между растением, вредите-
лем и биопестицидом. Достижения последних лет свидетельствуют о
принципиальной применимости методов генной инженерии для изучения
физиологии, генетики и биохимии грибов. Это может привести к большему
интересу к грибам как возможным продуцентам биопестицидов и, следова-
тельно, к созданию более стойких и эффективных препаратов на их основе.

186


       Вирусные препараты
   Весьма перспективны для защиты растений энтомопатогенные вирусы.
Вирусы чрезвычайно контагиозны и вирулентны, узко специфичны по
действию, хорошо сохраняются в природе вне организма-хозяина. Эти
препараты вследствие высочайшей специфичности практически полно-
стью безопасны для человека и всей биоты. Заражаются насекомые виру-
сами при питании. Попавшие в кишечник тельца-включения разрушаются
в щелочной среде. Освободившиеся вирионы проникают через стенку ки-
шечника в клетки и реплицируются в ядрах. Вирусы способны размно-
жаться только в живой ткани организма-хозяина. Это обстоятельство де-
лает очень трудоемкой процедуру получения вирусного материала в зна-
чительных количествах. Получают вирусный материал при размножении
вирусов в насекомых. После гибели насекомых их массу измельчают, за-
тем выделяют вирусный материал и подвергают очистке. В соответствии с
рекомендациями Всемирной Организации Здравоохранения 1973 г. особое
внимание при изучении вирусов было обращено на одну группу вирусов –
бакуловирусы. В этой группе отсутствуют вирусы, патогенные для позво-
ночных. Однако другие группы – вирусы цитоплазматического полигед-
роза, энтомопатогенные вирусы и иридовирусы – содержат потенциаль-
ные биопестициды против насекомых, поэтому сейчас рассматриваются
как перспективные биопестициды.
   Новые биотехнологические методы можно применять для проверки
безопасности вирусов, чтобы увереннее судить об их поведении в млеко-
питающих. Для этого используют нуклеотидные зонды и генетическое
маркирование, что было невозможно несколько лет назад.
   Бакуловирусы – это двуцепочечные ДНК-вирусы, в трех их группах
имеются биопестициды: вирусы ядерного полиэдроза (ВЯП), вирусы гра-
нулеза (ВГ), фильтрующиеся вирусы.
   Первый вирусный инсектицид был выпущен компанией «Сандоз» в 70-е
годы. Препарат предназначен для борьбы с коробочным червем хлопчатника.
   Производство вирусных препаратов основано на массовом размноже-
нии насекомого-хозяина на искусственных средах. На определенной ста-
дии развития насекомое заражают, добавляя суспензию вирусов в корм.
Спустя 7–9 суток погибших гусениц собирают, высушивают и измельча-
ют. В измельченную массу добавляют физиологический раствор (1 мл на
1 гусеницу), взвесь фильтруют. Осадок суспендируют в небольшом коли-
честве физиологического раствора и заливают глицерином. Препарат
стандартизуют (титр 1 млрд. полиэдров/мл) и разливают во флаконы. Од-
на зрелая гусеница способна дать до 36 млрд. телец-включений, что со-
ставляет до 30 % ее массы. Препараты готовят в виде дустов, суспензий и
масляных форм. При получении сухого препарата вирусный материал
смешивают с каолином; для получения масляной формы осадок смеши-
вают с 50 % раствором глицерина до титра 2 млрд. полиэдров/г.
                                                                   187


   Существует два метода применения вирусных препаратов: интродук-
ция вирусов в плотные популяции насекомых на сравнительно небольших
площадях и обработка зараженных участков путем опрыскивания или
опыления на ранних стадиях развития личинок.
   Видовое название энтомопатогенных вирусов состоит из группового
названия и поражаемого хозяина (например, «полиэдроз непарного шел-
копряда» или «полиэдроз американской бабочки»). Отечественной про-
мышленностью выпускается несколько вирусных препаратов; в том числе
«вирин-ГЯП» (против гусеницы яблоневой плодожорки), «вирин-КШ»
(против кольчатого шелкопряда), «вирин-ЭНШ» (против непарного шел-
копряда), «вирин-ЭКС» (против капустной совки). В США усовершенст-
вован процесс производства нескольких вирусных препаратов для защиты
лесов («ТМ-Биоконтрол» и «Циптек»).
   Вследствие достаточной трудоемкости производства эти препараты
пока не нашли массового применения. Специалисты считают, что потре-
буются годы, чтобы вирусные препараты смогли занять значительное ме-
сто на рынке биопестицидов.
   Для оптимизации процесса применения вирусных препаратов необхо-
димо выяснить распространенность вирусов в природе и характеристики
их выживания. Новые методы, например, использование конкретных оли-
гонуклеотидных последовательностей для маркировки вирусного генома,
обещают существенный прогресс в этой области. Начинается применение
техники рекомбинатных ДНК для введения новых последовательностей в
ген оболочечных белков, который далее используется для синтеза новых
белков. Эти новые белки могут включать белковые токсины Bacillus
thuringiensis, потенциально усиливая токсические эффекты вируса.
   Новые методы биотехнологии могут повлиять на цену вирусных пре-
паратов. В настоящее время большинство вирусов способно размножаться
только в тканях насекомых, и только немногие могут расти в культуре
клеток насекомых. Разработка техники клеточных культур насекомых для
размножения вирусов весьма перспективна. Для этого необходимо полу-
чение высокопродуктивных линий клеток, оптимизация питательных
сред, выбор эффективных систем вирус-клетка. По этой технологии в
США начато получение коммерческого препарата «Элькар». Успешно
проводятся разработки по рекомбинантным бакуловирусам с генами, коди-
рующими водный обмен насекомых. После применения такого препарата
насекомые погибают в течение 5 дней от обезвоживания либо перенасыще-
ния водой. Обнаружен новый вирусный белок, на два порядка усиливающий
эффективность вирусных пестицидов. Белок выделен из белковой оболочки
гранулеза Trichoplusiani – бакуловируса, поражающего непарный шелко-
пряд, совку, волокнянку; препарат назван вирусным усиливающим факто-
ром (VEF).


188


   Усовершенствование и развитие технологии клеточных культур насе-
комых, а также отбор и даже создание новых вирусов, включая производ-
ство эукариотических вирусов в прокариотах, может повлиять на конку-
рентоспособность вирусных пестицидов по сравнению с химическими
препаратами.
      6.2. БИОГЕРБИЦИДЫ
   Гербициды – химические препараты для борьбы с сорняками, состав-
ляют около 50 % суммарного рынка химикатов для сельского хозяйства.
Химическим гербицидам свойственны те же недостатки, что и аналогич-
ным пестицидам. Поэтому потребность в создании биогербицидов оче-
видна. К последним относятся микроорганизмы-патогены растений, фер-
менты, а также полупродукты, получаемые биоконверсией.
   Для борьбы с отдельными видами сорняков, устойчивых к химическим
препаратам, применяют специфические и токсичные для них микроорга-
низмы. Наиболее часто используют грибные фитопатогены и грибные фи-
тотоксины. Для расширения их сферы применения необходимо получение
грибных форм, более устойчивых по отношению к изменяющимся усло-
виям внешней среды. Бактериальные фитопатогены, менее чувствитель-
ные к факторам внешней среды, в меньшей степени поражают растения.
Последние разработки в данном направлении обещают существенные пер-
спективы. США и Япония совместно разрабатывают получение биогерби-
цидов на основе природных микроорганизмов для борьбы с сорняками
сои, арахиса, риса. В США на рынок поступил препарат на основе штамма
Phytophthora palmivora для борьбы с повиликой. Япония начала производ-
ство биогербицида на основе билафоса, продуцируемого штаммом Strepto-
myces hydroscopicus. Препарат обладает широким спектром действия, на-
рушает азотный обмен в листьях и стеблях сорняков.
   Наряду с биогербицидами, для защиты растений все шире применяют
биологические препараты для борьбы с возбудителями заболеваний. На
основе бактерий Pseudomonas fluorescens получен препарат «P-2-79», по-
давляющий развитие свыше 40 видов микроорганизмов, поражающих
пшеницу, ячмень, рожь. На основе Pseudomonas проводят защиту семян
сорго и кукурузы от антрактоза и ризоктониоза; хлопчатника и сои – от
вилта и ряда других заболеваний. Для борьбы с фитофторозом яблонь
предложен способ применения почвенной бактерии Enterobacter aerogenes.
Защита многих овощных культур от заболеваний, вызываемых некоторы-
ми видами микроскопических грибов, обеспечивается применением пре-
парата на основе культур Trichoderma polysporum, T. viride.
   В целом масштабы применения различных препаратов для борьбы с
вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных культур
непрерывно возрастают. По разным экспертным оценкам рынок этих пре-
паратов к 2000 году может составить от 8 до 20 млрд. долл./год.
                                                                   189



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика