1.7 Разработка препаративных форм биоинсектицидов на основе спор энтомопатогенных грибов

Энтомопатогенные грибы являются существенным экологическим фактором, сдерживающим численность природных популяций насекомых на определенном уровне. Несмотря на значительное количество изученных видов энтомопатогенных грибов и признанных перспективными для биологического контроля, число зарегистрированных микопестицидов на их основе крайне мало. Основной причиной этого является недостаточная и/или нестабильная эффективность большинства потенциальных биологических средств защиты растений на основе микромицетов. Это, как правило, связано с тем, что большинство грибов – типичные гигрофилы, и их высокий патогенный потенциал остается нереализованным, так как находится в сильной зависимости от гидротермических условий. Универсальным подходом повышения и стабилизации эффективности микопестицидов является разработка современных препаративных форм биопрепаратов, обеспечивающих высокую выживаемость грибных спор за счет использования современных технологий, материалов (инертных наполнителей, питательных добавок, консервантов, влагоудерживающих и иммобилизующих агентов). Кроме того, путем создания композиций препаратов на основе инфекционных единиц грибов с селективными грибными токсинами, препаратами – регуляторами роста и развития возможно значительное повышение патогенности грибного инокулюма до наступления благоприятных условий для заражения и заметное сокращение необходимого для инфицирования хозяев периода увлажнения [17].

Препаративная форма микопестицида – это композиция, создаваемая на основе инфекционных единиц гриба (спор, фрагментов мицелия, склероциев) и полифункциональных материалов, способствующих сохранению жизнеспособности микроорганизмов во время хранения и повышающих их эффективность в момент применения. Ее создание – один из завершающих этапов исследований в разработке микробиологических средств защиты растений. Состав препаративной формы определяется современными требованиями к микробиологическим средствам защиты растений: высокой биологической эффективностью в отношении вредного организма, низкой стоимостью, длительным сроком хранения, совместимостью с принятыми технологиями применения агрохимикатов и экологической безопасностью [18].

При разработке биопестицидов важное значение имеет стабилизация инфекционных единиц. Выживаемость бластоспор энтомопатогенных грибов после ферментации зависит от влажности биомассы гриба, наличия питательных веществ и посторонней микрофлоры, условия хранения.

Препаративная форма зависит от способа применения препарата, климатических условий, технологических возможностей. В результате может происходить высушивание и механическое стирание препарата, негативно влияющие на его эффективность. Многие препараты теряют жизнеспособность после (6-24) часов безводного периода, необходимого им для прорастания и проникновения в хозяина. Это одна из наиболее актуальных проблем биоконтроля. Одно из решений – поиск форм, защищающих действующий агент от неблагоприятных факторов до его проникновения в хозяина. Таким образом, основные усилия при разработке препаративной формы направлены на увеличение сроков хранения, его защиты от факторов внешней среды, птиц, грызунов, уменьшение необходимого периода увлажнения без резкого увеличения стоимости.

Препаративные формы биологических пестицидов делят на жидкие и твердые. Если первые вносят в агрофитоценозы путем опрыскивания, то вторые, можно применять различными способами: опыливанием, опрыскиванием, или вносить на почву в виде гранул [19]. Подавляющее большинство препаратов на основе энтомопатогенных грибов выпускаются в виде смачивающихся порошков (СП). Основными недостатками их являются пыление, слеживание и комкование при хранении. При приготовлении рабочих суспензий смачивающихся порошков необходимо очень тщательно готовить маточную суспензию. При их изготовлении значительные затраты требуются на очистку отходящего воздуха. Гранулированные препаративные формы являются наиболее современными и перспективными [20]. Среди жидких препаративных форм микопестицидов известны пасты, эмульсионные и суспензионные концентраты. Как правило, они характеризуются коротким сроком хранения, что обуславливает их использование в малотоннажном производстве биопестицидов и приготовление непосредственно перед применением [21].

Инфекционный материал, полученный в результате ферментации и отделения его от культуральной жидкости или твердого субстрата, не подлежит долгому хранению. Даже при пониженной температуре хранения мицелий и споры грибов при достаточной влажности способны к прорастанию, что ведет к их гибели в отсутствии хозяина. Очень многие биопестициды, полученные на региональных малотоннажных производствах, применяются по этой причине сразу же после окончания ферментации.

На крупных биотехнологических производствах живую основу биопестицидов требуется стабилизировать, чтобы сохранить его до времени применения. Это достигается, в основном, концентрированием, сушкой или иммобилизацией инокулюма в полимерные материалы. Современный биопрепарат в идеале должен храниться не менее 2 лет при 4 °С, около одного года при (20–25) °С, три месяца при 30 °С, несколько дней при (40–50) °С [22].

Стабилизированные пасты могут хранится до 6 месяцев без потерь жизнеспособности спор, а в некоторых случаях (грибы рода Trihoderma) происходит «дозревание» мицелия и повышение титра жизнеспособных единиц (20). Получение паст позволяет избежать стадии сушки, к которой очень чувствительны грибные споры.

В ВИЗРе успешно разрабатываются современные препаративные формы на основе энтомопатогенного гриба Verticillium lecanii в виде паст и смачивающегося порошка. Изучено влияние различных добавок на жизнеспособность спор энтомопатогенного гриба Verticillium lecanii штамм Vl-21 в процессе хранения. Были испытаны влагоудерживающие добавки, консерванты, антибиотики, а также полимерные материалы. Полученные после выращивания на колбах в глубинных условиях, вносили различные добавки и хранили в течение 2 месяцев при температуре 4 ^оС. В процессе хранения определяли жизнеспособность спор в образцах (КОЕ/г), контаминацию, оценивали органолептические характеристики.

Наиболее высокий уровень КОЕ через 2 месяца хранения показали образцы пасты с добавкой картофельного крахмала, полиакриламидного геля, агара, лецитина, гидрогеля – сополимера акриламида с акрилатом калия. Через месяц хранения отмечена контаминация в большинстве образцов, кроме образца с лецитином. Штамм проявил высокую чувствительность ко многим традиционно применяемым консервантам, таким как бензоат натрия, нитрат натрия, сульфат меди, сорбиновая кислота. Однако, 0,2%-ный бензоат натрия и 0,1%-ная борная кислота, пенициллин и стрептомицин в концентрации 0,02% предохраняют образцы влажной биомассы гриба от контаминации в течение 2-х месяцев, при этом жизнеспособность бластоспор снижалась незначительно.

Лучшие добавки в комбинации со стрептомицином и борной кислотой обеспечили стабильное сохранение жизнеспособности бластоспор и отсутствие контаминации в образце [23].

Заключение

Экологическая обстановка в мире остается одной из главных проблем человечества. Поэтому применение экологически чистых биопестицидов – это необходимая мера в большинстве случаев.

Создание инсектицидных биопрепаратов на основе энтомопатогенных грибов – уже не «новое слово» в защите растений от вредителей. Но успешный результат во многом зависит от грамотно составленной препаративной формы, в которую входят различные эмультагоры, наполнители, консерванты, антибиотики и УФ-протекторы. Для того чтобы вывести биопрепарат в массовое производство необходимо неоднократно тестировать его в лабораторных и производственных условиях, а также детально изучать все стадии микоза, вызванного действующим началом биоинсектицида – энтомопатогенным грибом.

Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает актуальность данных исследований, а также подтверждает необходимость усовершенствования препаративных форм биоинсектицидов, путем внесения новых добавок и УФ-протекторов.