1.3. Ентомопатогенні та ларвіцидні препарати на основі Bacillus thuringiensis

B. thuringiensis уперше був виявлений у 1911 році, як збудник муки молі з провінції Тюрінгія, Німеччина. Вперше в якості комерційного інсектициду з ентомопатогенною (викликає захворювання та загибель у комах) та ларвіцидною (викликає захворювання та загибель у комах на стадії личинки) активністю даний мікроорганізм було використано у Франціі в 1938 році, а потім у США у 1950-х роках. Проте, ці ранні препарати були замінені більш ефективними у 1960-х роках, коли була виявлена різниця між ентомопатогенною активністю у різних штамів B. thuringiensis.

Найбільш поширені препарати на основі різних варіантів B. thuringiensis: «ентобактерін», «інсектін», «алестін», «токсобактерін», «дендробацилін», «бітоксибацилін» [16, 41].

Ентомоцидні та ларвіцидні препарати випускаються у вигляді порошків, які змочуються перед використанням, паст, рідше - гранул, емульсій спор і кристалів. При безпосередньому застосуванні передбачається використання різних добавок у вигляді розчинників, прилипачів, які сприяють підвищенню їх ефективності. 

Відмінними рисами ентомоцидних і ларвіцидних препаратів, основаних на мікробних штамах, є їх висока вірулентність по відношенню до комах-шкідників, безпека для навколишньої флори і фауни та досить висока швидкість впливу на шкідників. В даний час виробляються препарати проти більш 160 видів комах. Найбільший ефект досягається при застосуванні препаратів цієї групи проти листогризучих шкідників [6, 16, 39, 41].

Промислове виробництво ентомопатогенних бактерій полягає у легкості отримання максимального титру клітин в культуральній рідині та накопичення токсину. 

Вимоги до промислових штамів ентомопатогенних бактерій:

- належність штаму до певного серотипу,

- висока вірулентність,

- ріст на дешевих середовищах,

- достатньо велика швидкість росту,

- стійкість до фагів.

Технологія виробництва включає всі стадії, типові для будь-якого біотехнологічного виробництва. Температуру культивування на всіх стадіях підтримують постійною (28 – 30 ^оС), тривалість ферментації становить 35 - 40 годин. Використовують середовища, що містять дешеву сировину, і підходять для культивування ентомопатогенних бацил. При цьому одним із основних моментів є отримання великої кількості біомаси і токсину.

Перед початком культивування рН становить близько 6,3, до кінця ферментації - підвищується до 8,0 – 8,5, що може призвести до руйнування кристалів на більш дрібні фрагменти і утруднити їх виділення. Щоб запобігти цьому, культуральну рідину перед переробкою підкисляють до 6,0 - 6.2. Культивування закінчують при ступеню споруляції 90 – 95 % і титрі спор не менше 10⁹ в 1 мл. Після сепарації культуральної рідини отримують пасту вологістю 85 % з виходом близько 100 кг в 1 кубометрі культуральної рідини і титром близько 20 х 10⁹ спор в 1 грамі. Пасту перемішують протягом півгодини для однорідного розподілу спор та кристалів і відбирають проби на перевірку титру клітин, вологості, вірулентності, наявності фагу.

Кінцевий продукт - порошок або стабілізована паста. Перший одержують шляхом висушування зволоженої пасти. Готовий препарат фасують по 20 кг в чотиришарові крафт-мішки з поліетиленовим вкладишем. Другу - сорбують на носії. Готовий препарат - в'язка рідина кремового або світло-сірого кольору, без запаху, не замерзає при зберіганні [8, 22, 25].

Ентомоцидні препарати на основі штамів мікроорганізмів ризначені для боротьби з садово-городніми шкідниками, ефективні проти більш 160 видів комах. Застосовують препарати шляхом обприскування рослин водної емульсією в період активного росту шкідника. Основна маса шкідників гине протягом 2-10 днів. 

Одними з найпоширеніших ентомопатогенних препаратів на основі B. thuringiensis є «Ентобактерін», «Дендробацилін», та «Бітоксібацилін» [16].

«Ентобактерін» - біологічний інсектицид, отриманий на основі бактерії штаму Bacillus thuringiensis var. galleriae. Випускається у вигляді світло-сірого порошку, що складається із спор бактерій, токсичних білкових кристалів та інертного наповнювача. У кожному грамі препарату міститься близько 30 млрд. спор і стільки ж кристалів ендотоксину. Препарат потрапляє в організм комахи разом з кормом. Якщо кількість поглиненого ендотоксину досить висока, то комаха протягом доби гине. Якщо доза ендотоксину не смертельна, то у комахи настає параліч і вона припиняє харчуватися або харчується незначно, не завдаючи рослині істотної шкоди. У цьому випадку із спор, що потрапили разом з препаратом у кишечник комах, починають розвиватися соматичні клітини бактерій, які заповнюють тканини кишечнику комахи, та потрапляють у гемолімфу, після чого комаха гине від септицемії. Препарат ефективний проти личинок більш 50 видів шкідників культур. Норма витрати 1 - 5 кг / га, в залежності від температури повітря, виду шкідника і культури. Оптимальні температури для обробки 20 - 30 °С і вище. При температурі нижче 17 °С ефективність ентобактеріну знижується та його витрати значно збільшується. Препарат не є шкідливим для людини, рослин, теплокровних тварин і корисних комах. 

«Дендробацилін» - створюється на основі спор та ендотоксинів бактерії штаму Bаcillus thuringiensis var. dendrоlimus. Титр порошкоподібного препарату, що випускається біофабриками коливається від 30 до 100 млрд спор / г, а пасти - 20 млрд / м. Рекомендований для боротьби із шовкопрядом (сибірським і непарним), совками, карадріною, американським білим метеликом, листовійкою. У оптимальних температурних умовах (18 – 30 ^оС).

«Бітоксібацилін» - створюється на основі спор та ендотоксинів бактерії штаму Bаcillus thuringiensis var israilensis. Біологічний інсектицидний препарат, призначений для захисту сільськогосподарських, квіткових, лісових та лікарських культур від широкого спектру комах-шкідників, наприклад: колорадських жуків, павутинних кліщів, гусениць капустяної совки, капустяної і ріпової білявок, капустяної молі, вогнівок, яблуневої та плодової молі, шовкопрядів, лучного метелика та ін. Бітоксібацилін дозволений для застосування в сільському і лісовому господарствах та на присадибних ділянках. Наявність кристалічного білка в бітоксібациліні обумовлює кишковий характер дії. Препарат, потрапляючи в організм комахи, викликає порушення функції кишечника, в результаті чого скорочується об'єм харчування,. β-екзотоксин пригнічує синтез РНК в клітинах комах. Масова загибель шкідників наступає на 3 - 7 добу. Бітоксібацилін в сублетальних дозах інгібує харчування, порушує терміни метаморфози, знижує плодючість самок і життєздатність наступних поколінь. Не спричиняє фітотоксичної дії, не накопичується в рослинах і плодах, гарантує одержання екологічно чистої, безпечної для здоров'я продукції. Застосовується в будь-яку фазу розвитку рослин. Сумісний в бакових сумішах з хімічними пестицидами та біологічними препаратами. Може бути використаний для вирішення проблеми резистентності до хімічних пестицидів популяцій шкідливих комах. При застосуванні в рекомендованих нормах препарат безпечний для людини, теплокровних тварин, риб, гідробіонтів, бджіл і ентомофагів. У свому складі містить спори (45 млрд спор / г) і токсини (ендотоксин і термостабільний екзотоксин - 0,6 - 0,8 %). Норма витрати порошкоподібного препарату при обприскуванні 2 - 4 кг / га. Застосовується 1 - 3 рази з інтервалом 7 - 8 днів. Хворі комахи в залежності від дози препарату, що потрапила в організм, гинуть через 2 - 15 днів. Дія препарату позначається на розвитку лялечок та імаго, різко знижується плодючість самок. Вміст у його складі екзотоксину значно розширює спектр дії у порівнянні з дендробациліном і ентобактеріном і забезпечує високу ефективність (82 – 99 %).