Ф.С. Джалилов

Ключевые слова: биологическая защита растений, биопрепараты, Trichoderma, Bacillus subtilis, Pseudomonas , бактериофаги.

Биологическая защита растений – это направленное применение живых организмов и продуктов их жизнедеятельности для снижения ущерба от вредителей и болезней культурных растений .

Цель обзора: представить теоретическую основу использования биологических препаратов для защиты растений от болезней и их современный ассортимент.

Активное развитие этого направления в защите растений обусловлено следующими факторами:

• против ряда вредоносных болезней химические средства неэффективны (например, трахеомикозы, бактериальные болезни растений и др.);
• существуют санитарные ограничения для применения химических средств;
• биологические средства могут быть дешевле, чем химические, и некоторые из них производят в биолабораториях, например, при тепличных комбинатах;
• в современных теплицах существует ряд технологических ограничений, препятствующих использованию химических пестицидов (применение шмелей, энтомофагов, ежедневный сбор продукции и пр.).

Основа использования биологических средств – взаимоотношения между микроорганизмами, имеющие место в природе. Биологические взаимосвязи между ними можно упрощенно разделить на две группы: сосуществование и антагонизм. При сосуществовании не наблюдается отрицательной зависимости между численностью взаимодействующих популяций, а иногда обнаруживается положительная связь между ними. При этом типе отношений могут встречаться следующие варианты: индифферентное сосуществование, синергизм, симбиоз. Вторая группа биологических взаимосвязей – это различные формы антагонизма, при которых один вид препятствует размножению и активности другого вида. Именно эти отношения представляют интерес для использования в биологической защите растений. Антагонизм может выражаться в различных формах; простейшей из них является конкуренция за источники питания . При этом питательный субстрат, заселенный одним микроорганизмом, не может быть использован другим видом. При такой конкуренции побеждает вид, обладающий большой скоростью роста, т. е. более высокой колонизирующей способностью. Поэтому высокая конкурентная способность – обязательное требование к микроорганизмам, используемым в биологической защите растений.

Грибные препараты против болезней растений

В биологической защите растений используют несколько видов: T. viride, T.harzianum, T. koningii и некоторые другие .

Большое значение имеет препаративная форма биопрепарата. Если в 1960–1980-х годах массово производили сухой мицелиально-споровый препарат на зерне или отходах ситотрожного производства, то в настоящее время производят мицелиальный препарат методом глубинного культивирования и споровый концентрат. Препарат, полученный методом глубинного культивирования по сравнению с сухими споровыми препаратами безопаснее для персонала, содержит метаболиты, обладающие защитными свойствами, но долго не хранится. Идут работы по селекции штаммов триходермы для увеличения срока хранения жидких биопрепаратов, что возможно при большем содержании хламидоспор .

Биопрепараты на основе грибов рода Trichoderma эффективны против почвенных патогенов (корневые гнили, фузариозы, черная ножка, белая и серая гнили и др.). Это обусловлено тем, что почва, как основная среда их обитания, позволяет проявиться антагонистическим свойствам этих грибов в наибольшей степени. Тепличные субстраты менее пригодны для развития триходермы, поэтому создаются специальные формы препаратов, содержащие питательные вещества для триходермы (например, это реализовано в препаратах серии TRIANUM).

Способом опрыскивания биопрепараты на основе Trichoderma применяют в меньшей степени. Так, суспензией спор T. harzianum опрыскивают овощные культуры в защищенном грунте и землянику для защиты от болезней надземных органов, например, серой и белой гнилей, аскохитоза.

В защищенном грунте против стеблевой формы белой гнили и аскохитоза огурца применяют обмазку стеблей пастой, содержащей триходерму.

Значительно меньше в практике защиты растений применяют другие виды грибов. Например, началось пробное внедрение препарата Глиокладин на основе гриба Gliocladium virens . Жидкая препаративная форма используется для внесения в почву в норме 100 л на 1 га под овощные против корневых гнилей.

Бактериальные препараты против болезней растений

Обычно производят препараты на основе бактерий двух родов Pseudomonas и Bacillus . Хотя известны препараты и из других бактерий – азотобактер, молочнокислые бактерии и пр.

Бактерии рода Pseudomonas . В этом роде имеются сапротрофные бактерии, заселяющие ризосферу. Среди них встречаются естественные антагонисты фитопатогенных микроорганизмов. К ним относятся виды Pseudomonas fluorescens, P. putida, P. aureofaciens и другие виды. Эти бактерии характеризуются высокой колонизирующей способностью, они же являются продуцентами антибиотиков, бактериоцинов, сидерофоров, а также стимуляторов роста. Среди антибиотиков, продуцируемых псевдомонадами, обнаружены: феназин-1-карбоновая кислота, 2,4-диацетилфлороглюцинол, пирролнитрин и др. Важную роль в ограничении численности фитопатогенных микроорганизмов играют синтезируемые псевдомонадами сидерофоры – соединения, осуществляющие транспорт железа. Их отличительная способность – образование стабильных комплексов с трехвалентным железом. Связывая ионы трехвалентного железа в почве, сидерофоры лишают многие виды фитопатогенных грибов необходимого элемента питания, что приводит к остановке развития последних. Следует иметь в виду, что сидерофоры продуцируются псевдомонадами лишь в условиях дефицита железа, поэтому использование штаммов с высокой сидерофорной активностью не всегда дает защитный эффект.

Бактерии рода Bacillus , в основном Bacillus subtilis , имеют наибольшее значение как агенты биологической защиты от фитопатогенов. Bacillus subtilis является продуцентом более 70 антибиотиков.

Некоторые из этих антибиотиков подавляют рост фитопатогенных микроорганизмов. Имеется ряд биопрепаратов, созданных на основе Bacillus subtilis: Бактофит, Фитоспорин, Алирин Б, Гамаир и другие. Эти препараты показали свою эффективность на многих сельскохозяйственных культурах, в частности, на картофеле против ризоктониоза, черной ножки и фитофтороза, на огурце – против мучнистой росы, на капусте – против бактериозов.

Вирусные препараты против болезней растений

Наиболее перспективным направлением использования вирусов является применение бактериофагов (вирусов бактерий) против бактериальных болезней растений. Первое упоминание об использовании бактериофагов против болезней растений относится к 1926 году .

В СССР был зарегистрирован препарат Пентафаг, состоящий из 5 бактериофагов фитопатогена Pseudomonas syringae. Это препарат продолжают использовать на Украине. В Белоруссии недавно разработан препарат «Мультифаг» для защиты огурца от бактериозов .

В основе механизма действия лежит разрушение клеток фитопатогенных бактерий при внедрении бактериофагов. После гибели каждой бактериальной клетки выделяется 100–200 новых частиц возбудителя, способных заражать новые клетки.

В России работа по созданию биопрепаратов на основе бактериофагов фитопатогенных бактерий проводится ООО «ИЦ «Фитоинженерия» совместно с Институтом биоорганической химии АН РФ. Получен препарат Стримфаг, эффективно подавляющий развитие мокрой гнили и черной ножки на картофеле. Исследования, проведенные в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева показали хорошие перспективы использования бактериофагов в защите капусты от сосудистого бактериоза .

К показателям качества биопрепаратов относятся титр, чистота и биологическая активность. В Тимирязевке студенты при изучении дисциплины «Биологическая защита растений» на практическом занятии определяют эти показатели у коммерческих биопрепаратов с помощью сред содержащих селективные компоненты (рис.) . Результаты испытаний показывают, что не все биопрепараты соответствуют заявленным параметрам. Особенно сильные отклонения наблюдаются у грибных биопрепаратов, полученных методом глубинного культивирования. В связи с этим, биологическая активность и стабильность титра биоагента в заявленный период хранения препарата остаются важными задачами, стоящими перед разработчиками биологических средств защиты растений.

Библиографический список

1. Андреева И.В., Штерншис М.В., Томилова О.Г. Биологическая защита растений. М.: Лань, 2018. 322 с.
2. Ахатов А.К. и др. Болезни и вредители овощных культур и картофеля. М.: КМК, 2013. 463 с.
3. Коломбет Л.В. Биотехнологические проблемы создания препаратов для растениеводства на основе грибов рода TRICHODERMA // Прикладная токсикология. 2012. Т. 3. № 7. С. 48–55.
4. Бактериофаги: биология и практическое применение (под ред. Э.Каттер, А. Сулаквелидзе): пер. с англ., научн. ред. А.А. Летаров. М.: Научный мир, 2012. 640 с.
5. Биопестицид «МУЛЬТИФАГ» – препарат на основе бактериофагов для защиты культуры огурца от бактериозов / Пилипчук Т.А., Герасимович А.Д., Ананьева И.Н., Новик Г.И., Коломиец Э.И., Попов Ф.А. // Биотехнология: Состояние и перспективы развития. Материалы VIII Московского Международного Конгресса (Москва, 17–20 марта 2015 г.). М., 2015. С. 41–42.
6. Vo Thi Ngok Ha, Dzhalilov F. S., Ignatov A. N. Biological properties of bacteriophages specific to black rot pathogen of brassicas Xanthomonas campestris pv. campestris // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2015. Вып.6. С. 28–36.

Джалилов Февзи Сеид-Умерович, доктор биол. наук, профессор, заведующий кафедрой защиты растений, ФГБОУ ВО Российский государственный аграрный университет–МСХА имени К.А. Тимирязева. E- mail: labzara@ mail. ru

Biological preparations against plants diseases

F.S. Dzhalilov, DSc., professor, head of the plant protection department, RSAU–MTAA.E-mail: [email protected]

Summary. The factors contributing to the development of the biological method of plant protection from diseases are described: the inefficiency of chemicals against a number of harmful diseases, the danger of chemicals for human health and the environment, the convenience and economic benefits of the use of a number of biological products, compliance with modern requirements for protected soil technologies, which provide for the use of biological objects (for example, pollinators). Theoretical bases of biological protection of plants from diseases-types of ecological relations between organisms are presented: coexistence (absence of negative dependence between the number of interacting populations), antagonism (competition for food sources, antibiosis, parasitism, hyperparasitism). The characteristics of the main groups of microorganisms on the basis of which biological products are given: fungi Trichoderma viride, T.harzianum, T. koningii; Gliocladium virens), bacteriae (species of the genera Bacillus and Pseudomonas), viruses and the mechanisms of their protective action (for Trichoderma – directed growth of the hyphae of the antagonist towards the metabolites of the fungus-host entanglement of the hyphae of the fungus-host and perforation of the cell wall of the host, to the complete colonization of the host, penetration into the host mycelium, the active growth inside the cells, the death of the mycelium of the fungus-host; for Pseudomonas – the formation of stable complexes with trivalent iron, binding of ferric ions in the soil, as a consequence – the deprivation of many species of phytopathogenic fungi necessary element of nutrition, which leads to a halt in their development). The importance of monitoring the quality of preparations for the successful protection of plants from diseases are noted: titer, purity and biological activity.

Keywords: biological plant protection, biological preparation, Trichoderma, Bacillus subtilis, Pseudomonas, bacteriophages.

Мы не раз давали материалы с рекомендациями шире использовать биопрепараты. Однако от садоводов нередко приходится слышать критические замечания о том, что они не видят от них никакого эффекта. В чем дело? Скорее всего, причиной является нарушение инструкций по работе с биопрепаратами. Мы расскажем обо всех ошибках, которые допускают садоводы. А сегодня - о том, как правильно применять биопрепараты на примере уже известных вам Алирина, Гамаира и Глиокладина.

Биологические препараты дают заметный, хороший результат при использовании их в течение всего вегетационного периода, начиная с посева семян. Они рекомендуются в профилактических и лечебных целях. В состав биопрепаратов входят клетки живых микроорганизмов, которые активизируются при попадании в почву и на растения. В почве клетки прорастают и начинают выделять в окружающую среду различные вещества. Одни из них подавляют рост патогенных микроорганизмов, другие стимулируют рост растений, третьи повышают иммунитет.

СИЛА В КОМПЛЕКСЕ

Обработка биопрепаратами (БП) включает в себя несколько этапов:

Обработка почвы перед посевом и посадками;

Обработка семян;

Обработка взрослых растений;

Обработка посадочного материала перед уборкой на хранение.

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ

Хороший эффект дает обработка почвы биопрепаратами перед высадкой рассады или посевом семян. Особенно это важно, если вы используете почву, взятую с участка или из теплицы. Истощенные почвы содержат повышенное количество патогенных микроорганизмов и низкий уровень полезной микрофлоры из-за частых обработок химическими средствами защиты растений. Полезные микроорганизмы, внесенные в почву, обеспечивают здоровую жизнедеятельность, питание и нормальный рост растений.

Для заселения почвенных ниш полезными микроорганизмами используют микробиологический фунгицид Алирин-Б и препарат Глиокладин - аналог известного Триходермина. При попадании в почву микроорганизмы, входящие в их состав, активизируются и подавляют патогенную микрофлору, одновременно с этим питая и обогащая почву продуктами своей жизнедеятельности.

Профилактическая обработка почвы:

Против бактериальных заболеваний - препаратом Гамаир;

Против корневых, прикорневых и стеблевых гнилей - препаратом Глиокладин;

Против фитофтороза, фузариоза и мучнистой росы - препаратом Алирин-Б.

Обработка почвы зависит от способа выращивания рассады: посадка в кассеты, в теплицы, в грядки и в лунки.

Кассеты - пролить почву Алирином-Б перед посевом семян с расходом 1 таблетка на 1 л воды.

Теплицы и грядки - пролить почву Алирином-Б перед посевом с расходом 2 табл./10 л воды.

Лунки - внести Глиокладин с расходом 1 табл. на 1 лунку или рассадный горшочек.

ОБРАБОТКА ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА

Обработка биопрепаратами семян, луковиц и клубней перед посадкой производится для подавления поверхностной и внутрисеменной инфекции, а также для стимуляции роста и укрепления иммунитета растения.

Семена перед посадкой обрабатываются марганцовкой, а затем замачиваются на 10-15 минут в растворе Алирина-Б с расходом 1 табл. на 1 л теплой воды.

Луковицы и клубни замачиваются на 1 час в препарате Алирин-Б с расходом 1 табл. на 1 л теплой воды.

Клубни картофеля в период яровизации опрыскивают от фитофтороза биопрепаратом Алирин-Б с расходом 1 табл./л.

ОБРАБОТКА ВЗРОСЛЫХ РАСТЕНИЙ

В качестве профилактики против корневых гнилей после высадки рассады в грунт рекомендуется 3-кратный пролив почвы с интервалом в две недели. При профилактическом поливе почвы расход рабочего раствора - 1 табл./10 л воды.

Для профилактического опрыскивания расход рабочего раствора 1 табл./1 л теплой воды.

Лечебная обработка. При появлении признаков заболевания и угнетения растений рекомендуется увеличить дозу в два-три раза и совмещать с поливом и подкормками. При сильном поражении допускается применение химических средств защиты растений, после чего для снижения токсичности и для поддержания низкого фона заболеваемости через 5-7 дней нужно снова обработать биологическими препаратами. Такое применение биопрепаратов совместно с химическими средствами поддерживает низкий фон заболеваемости и предотвращает развитие устойчивости к химическим фунгицидам.

Количество показов: 8377

Для цитирования: Горелова Л.Е. Антибиотики. Враги или друзья? (страницы истории) // РМЖ. 2009. №15. С. 1006

…Во внешней природе и человеческом организме

распространены микробы, оказывающие нам большую
помощь в борьбе против заразных болезней.
И.И. Мечников

Идея использования микробов против микробов и наблюдения о микробном антагонизме относятся к временам Луи Пастера и И.И. Мечникова. В частности, Мечников писал, что «в процессе борьбы друг с другом микробы вырабатывают специфические вещества как орудия защиты и нападения». А чем иным, как не орудием нападения одних микробов на другие, оказались антибиотики? Современные антибиотики - пенициллин, стрептомицин и др. - получены как продукт жизнедеятельности различных - бактерий, плесеней и актиномицетов. Именно эти вещества действуют губительно, либо задерживают рост и размножение болезнетворных микробов.
Перелистаем страницы истории антибиотиков. Еще в конце XIX в. профессор В.А. Манассеин описал противомикробное действие зеленой плесени пенициллиум, а А.Г. Полотебнов с успехом применял зеленую плесень для лечения гнойных ран и сифилитических язв. Кстати, известно, что индейцы майя использовали зеленую плесень для лечения ран. При гнойных заболеваниях рекомендовал плесень и выдающийся арабский врач Абу Али Ибн Сина (Авиценна).
Эра антибиотиков в современном значении этого слова началась с замечательного открытия - пенициллина Александром Флемингом. В 1929 г. английский ученый Александр Флеминг опубликовал статью, принесшую ему всемирную известность: он сообщил о новом, выделенном из колоний плесени, веществе, которое он назвал пенициллином. С этого момента и начинается «биография» антибиотиков, которые по праву считаются «лекарством века». В статье указывалось на высокую чувствительность к пенициллину стафилококков, стрептококков, пневмококков. В меньшей степени к пенициллину были чувствительны возбудитель сибиреязвенной болезни и бацилла дифтерии, а совсем не восприимчивы - бацилла брюшного тифа, холерный вибрион и другие.
Однако, А. Флеминг не сообщил о виде плесени, из которой он выделил пенициллин. Уточнение сделал известный миколог Шарль Вестлинг.
Но этот пенициллин, открытый Флемингом, имел ряд недостатков. В жидком состоянии он быстро терял свою активность. Из-за слабой концентрации его приходилось вводить в больших количествах, что было очень болезненно.
Пенициллин Флеминга содержал в себе также много побочных и далеко не безразличных белковых веществ, попавших из бульона, на котором выращивалась плесень пенициллиум. В результате всего этого использование пенициллина для лечения больных затормозилось на несколько лет. Только в 1939 г. врачи медицинской школы Оксфордского университета приступили к изучению возможности лечения пенициллином инфекционных заболеваний. Г. Флори, Б. Хаийн, Б. Чейн и другие специалисты составили план подробного клинического испытания пенициллина. Вспоминая этот период работы, проф. Флори писал: «Все мы работали над пенициллином с утра до вечера. Засыпали с мыслью о пенициллине, и единственным нашим желанием было разгадать его тайну».
Эта напряженная работа принесла свои результаты. Летом 1940 года первые белые мыши, экспериментально зараженные стрептококками в лабораториях Оксфордского университета, были спасены от смерти благодаря пенициллину. Полученные результаты помогли клиницистам проверить пенициллин на людях. 12 февраля 1941 года Э. Абразам ввел новый препарат безнадежным больным, погибающим от заражения крови. К сожалению, после нескольких дней улучшения больные все же скончались. Однако трагическая развязка наступила не в результате применения пенициллина, а из-за его отсутствия в нужном количестве.
С конца 30-х гг. XX века работами Н.А. Красиль-никова, изучавшего распространение в природе актиномицетов, и последующими работами З.В. Ер-моль-евой, Г.Ф. Гаузе и других ученых, исследовавших антибактериальные свойства почвенных микроорганизмов, было положено начало развитию производства антибиотиков. Отечественный препарат пенициллин был получен в 1942 году в лаборатории З.В. Ермоль-евой. В годы Великой Отечественной войны тысячи раненых и больных были спасены.
Победное шествие пенициллина и его признание во всем мире открыло новую эру в медицине - эру антибиотиков. Открытие пенициллина стимулировало поиски и выделение новых активных антибиотиков. Так, в 1942 году был открыт грамицидин (Г.Ф. Гаузе и др.). В конце 1944 года С. Ваксман со своим коллективом проводит экспериментальную проверку стрептомицина, который вскоре стал соперничать с пенициллином. Стрептомицин оказался высокоэффективным препаратом для лечения туберкулеза. Этим объясняется мощное развитие промышленности, выпускающий данный антибиотик. С. Ваксман впервые ввел термин «антибиотик», подразумевая под этим химическое вещество, образуемое микроорганизмами, обладающее способностью подавлять рост или даже разрушать бактерии и другие микроорганизмы. В дальнейшем это определение расширялось.
В 1947 году был открыт и выдержал экзамен на эффективность еще один антибиотик пенициллинового ряда - хлоромицетин. Его успешно применяли в борьбе с брюшным тифом, пневмонией, лихорадкой Ку. В 1948-1950 гг. были введены ауромицин и терамицин, клиническое использование которых началось в 1952 году. Они оказались активны при многих инфекциях, включая бруцеллез, туляремию. В 1949 году был открыт неомицин - антибиотик с широким аспектом действия. В 1952 году был открыт эритомицин.
Таким образом, ежегодно арсенал антибиотиков увеличивался. Появились стрептомицин, биомицин, альбомицин, левомицетин, синтомицин, тетрациклин, террамицин, эритромицин, колимицин, мицерин, иманин, экмолин и ряд других. Одни из них обладают направленным действием на определенные микробы или их группы, другие обладают более широким спектром антимикробного действия на различные микроорганизмы.
Выделяются сотни тысяч культур микроорганизмов, получаются десятки тысяч препаратов. Однако все они требуют тщательного изучения.
В истории создания антибиотиков много непредвиденных и даже трагических случаев. Даже открытие пенициллина сопровождалось, помимо успехов, и некоторыми разочарованиями. Так, вскоре была обнаружена пенициллиназа - вещество, способное нейтрализовать пенициллин. Это объясняло, почему многие бактерии невосприимчивы к пенициллину (колибацилла и микроб брюшного тифа, например, содержат в своей структуре пенициллиназу).
Вслед за этим последовали и другие наблюдения, поколебавшие веру во всепобеждающую силу пенициллина. Было установлено, что определенные микробы приобретают со временем невосприимчивость к пенициллину. Накопленные факты подтвердили мнение о существовании двух видов невосприимчивости к антибиотикам: естественной (структурной) и приобретенной.
Стало известно также, что ряд микробов обладает способностью вырабатывать такого же характера защитные вещества и против стрептомицина - фермент стрептомициназу. За этим, казалось бы, должен был последовать вывод о том, что пенициллин и стрептомицин становятся малоэффективными лечебными средствами и что их применять не следует. Как ни важны оказались выявленные факты, как ни грозны они были для антибиотиков, но ученые таких поспешных выводов не сделали. Наоборот, были сделаны два важных вывода: первый - искать пути и методы подавления этих защитных свойств микробов, а второй - еще глубже изучать это свойство самозащиты.
Помимо ферментов, некоторые микробы защищаются витаминами и аминокислотами.
Большим недостатком длительного лечения пенициллином и другими антибиотиками было нарушение физиологического равновесия между микро- и макроорганизмом. Антибиотик не выбирает, не делает разницы, но подавляет или убивает любой организм, попадающий в сферу его деятельности. В результате уничтожаются, например, микробы, содействующие пищеварению, защищающие слизистые оболочки; в результате человек начинает страдать от микроскопических грибков.
При использовании антибиотиков нужна большая осторожность. Необходимо соблюдать точные дозировки. После испытания каждого антибиотика его направляют в Комитет по антибиотикам, который решает вопрос о возможности применения его на практике.
Продолжают создаваться и совершенствоваться антибиотики, обладающие продленным действием в организме. Другим направлением в совершенствовании антибиотиков является создание таких форм антибиотиков, чтобы вводить их не шприцем, а принимать парентерально.
Были созданы таблетки феноксиметилпенициллина, которые и предназначены для приема внутрь. Новый препарат успешно прошел экспериментальные и клинические испытания. Он обладает рядом очень ценных качеств, из которых наиболее важным является то, что он не боится соляной кислоты желудочного сока. Именно это обеспечивает успех его изготовления и применения. Растворяясь и всасываясь в кровь, он оказывает свое лечебное действие
Успех с таблетками феноксиметилпенициллина оправдал надежды ученых. Арсенал антибиотиков в таблетках пополнился рядом других, обладающих широким спектром действия на различных микробов. Большой известностью в настоящее время пользуются тетрациклин, террамицин, биомицин. Внутрь вводятся левомицетин, синтомицин и другие антибиотики.
Так был получен полусинтетический препарат ампициллин, задерживающий рост не только стафилококков, но и микробов, вызывающих брюшной тиф, паратиф, дизентерию.
Все это оказалось новым и большим событием в учении об антибиотиках. Обычные пенициллины на тифозно-паратифозно-дизентерийную группу не действуют. Теперь открываются новые перспективы для более широкого применения пенициллина на практике.
Большим и важным событием в науке явилось также получение новых препаратов стрептомицина - пасомицина и стрептосалюзида для лечения туберкулеза. Оказывается, этот антибиотик может потерять свою силу в отношении туберкулезных палочек, которые приобрели устойчивость к нему.
Несомненным достижением явилось создание во Всесоюзном научно-исследовательском институте антибиотиков дибиомицина. Он оказался эффективным для лечения трахомы. Большую роль в этом открытии играли исследования З.В. Ермольевой.
Наука движется вперед, и поиски антибиотиков против вирусных болезней остаются одной из актуальнейших задач науки. В 1957 г. английский ученый Айзеке сообщил о получении им вещества, которое он назвал интерфероном. Это вещество образуется в клетках организма в результате проникновения в них вирусов. Проведено изучение лечебных свойств интерферона. Опыты показали, что наиболее чувствительны к его действию вирусы гриппа, энцефалита, полиомиелита, оспо-вакцины. При этом он абсолютно безвреден для организма.
Были созданы жидкие антибиотики в виде суспензий. Эта жидкая форма антибиотиков благодаря своим высокоактивным лечебным свойствам, а также приятному запаху и сладкому вкусу нашла широкое применение в педиатрии при лечении различных болезней. Они настолько удобны для применения, что в виде капель их дают даже новорожденным детям.
В эпоху антибиотиков онкологи не могли не задуматься над возможностью использовать их при лечении рака. Не найдутся ли среди микробов продуценты противораковых антибиотиков? Эта задача гораздо более сложная и трудная, чем изыскание противомикробных антибиотиков, но она увлекает и волнует ученых.
Большой интерес онкологов вызвали антибиотики, которые вырабатываются лучистыми грибами - актиномицетами.
Можно назвать ряд антибиотиков, которые тщательно изучаются в эксперименте на животных, а отдельные - для лечения раковой болезни у людей. Актиномицин, актиноксантин, плюрамицин, саркомицин, ауратин - с этими антибиотиками связана важная полоса в поисках активных, но безвредных препаратов. К сожалению, многие из полученных противораковых антибиотиков этому требованию не отвечают.
Впереди - надежды на успех. Ярко и образно об этих надеждах сказала Зинаида Виссарионовна Ермольева: «Мы мечтаем победить и рак. Когда-то несбыточной казалась мечта о покорении космического пространства, но она сбылась. Сбудутся и эти мечты!»
Итак, наиболее эффективными антибиотиками оказались те из них, которые являются продуктами жизнедеятельности актиномицетов, плесеней, бактерий и других микроорганизмов. Поиски новых микробов - продуцентов антибиотиков - продолжаются широким фронтом во всем мире.
Еще в 1909 г. профессор Павел Николаевич Лащенков открыл замечательное свойство свежего белка куриных яиц убивать многих микробов. В процессе гибели происходило растворение (лизис) их.
В 1922 г. это интересное биологическое явление глубоко изучил английский ученый Александр Флеминг и назвал вещество, растворяющее микробов, лизоцим. У нас в стране лизоцим был широко изучен З.В. Ермольевой с сотрудниками. Открытие лизоцима вызвало большой интерес у биологов, микробиологов, фармакологов и врачей-лечебников разных специальностей.
Экспериментаторов интересовали природа, химический состав, особенности действия лизоцима на микробов. Особенно важным был вопрос о том, на какие болезнетворные микробы лизоцим действует и при каких инфекционных болезнях можно его применять с лечебной целью.
Лизоцим в разной концентрации обнаружен в слезах, слюне, мокроте, селезенке, почках, печени, коже, слизистых оболочках кишок и других органах человека и животных. Кроме того, лизоцим обнаружен в различных овощах и фруктах (хрен, репа, редька, капуста) и даже в цветах (примула). Лизоцим обнаружен также и у различных микробов.
Лизоцим применяется для лечения при некоторых инфекционных заболеваниях глаз, носа, полости рта и др.
Широкая популярность антибиотиков привела к тому, что они нередко стали чем-то вроде средства «домашнего лечения» и применяются без назначения врача. Конечно, такое применение нередко опасно и приводит к нежелательным реакциям и осложнениям. Неосторожное применение больших доз антибиотиков может вызвать более сильные реакции и осложнения. Не надо забывать, что антибиотики могут повреждать микробные клетки, в результате чего в организм поступают ядовитые продукты распада микробов, вызывающие отравление. Часто страдают при этом сердечно-сосудистая и нервная системы, нарушается нормальная деятельность почек, печени.
Антибиотики обладают мощным действием на многие микробы, но, конечно, не на все. Антибиотиков универсального действия пока нет. Ученые стремятся к получению антибиотиков так называемого широкого спектра действия. Это значит, что такие антибиотики должны действовать на большое количество различных микробов, и такие антибиотики созданы. К их числу относятся стрептомицин, тетрациклин, хлорамфеникол и др. Но именно потому, что они вызывают гибель массы разнообразных микробов (но не всех), оставшиеся становятся агрессивными и могут причинить вред. В то же время за ними большое будущее.
В настоящее время антибиотики стали применяться и для лечения животных и птиц. Так многие инфекционные заболевания птиц благодаря антибиотикам перестали быть бичом в птицеводстве. В животноводстве и птицеводстве антибиотики стали применяться как стимуляторы роста. В сочетании с некоторыми витаминами, прибавленными к корму цыплят, индюшат, поросят и других животных, антибиотики способствуют усилению роста и увеличению их веса.
Ученые с полным основанием могут утверждать, что, помимо стимуляции роста, антибиотики окажут и профилактическое действие в отношении заболеваний птиц. Известны работы З.В. Ермольевой и ее сотрудников, отражающие тот факт, что среди птиц, телят и поросят заболеваемость и смертность, например от кишечных инфекций (поносов), резко были снижены при применении антибиотиков.
Будем надеяться, что за антибиотиками будет победа и над другими заболеваниями.

Потенциальная опасность агрохимикатов для здоровья человека и их воздействие на среду его обитания вызывают необходимость научного поиска и разработки новых подходов к организации защитных мероприятий в сельском хозяйстве. В связи с накоплением фактов негативного воздействия на природу и человека в конце XX века возникает теория и практика Биологического или альтернативного земледелия. Одним из важнейших методов этого направления является использование микробиологических землеудобрительных препаратов и средств защиты растений.

Биологическая защита растени й - это направленное применение живых организмов и вырабатываемых ими биологически активных веществ (БАВ) для снижения ущерба, наносимого культурным растениям вредителями и болезнями. Это направление в защите растений, возникло много лет назад после бума химизации и обусловлено:

Микробные биопрепараты для защиты растений

По принципу действия выделяют следующие группы препаратов:

2) Препараты микроорганизмов-антагонистов , ограничи-вающих распространение вредителей и болезней. Например, бактерии рода Pseudomonas быстро усваивают ионы железа, превращая их в Сидерофоры, недоступные для других микроорганизмов (препараты Ризоплан, псевдобактерин).

4) Препараты антибиотиков, токсикантов и антифидантов - Продукты метаболизма микроорганизмов, ингибирующие жизнедеятельность других микробов, обладающие нейротоксическим или репеллентным действием. Примеры: Агравертин, фитоверм, трихотецин, фитофлавин И др.

Классификация препаратов по действующему началу:

По действующему началу микробные биопестициды делят на вирусные, бактериальные, грибковые, актиномицетные, а также препараты антибиотиков, антифидантов и токсикантов. В настоящее время во всем мире выпускается около 70 видов микробиологических средств защиты растений. Из них почти 90% разработаны на основе спорообразующей бактерии Bacillus Thuringiensis , Которая может образовывать белковые кристаллы, обладающие высокой инсектицидной активностью.

В Западной Европе в последнее время широко применяется Вакцинация Растений слабопатогенными штаммами вирусов (преинокуляция) С целью развития индуцированного (вызванного) иммунитета.

В России получен вакцинный штамм «ВТМ-69» Для обработки томатов, используемый как в открытом, так и в закрытом грунте. Опрыскиваются сеянцы (проростки). Вакцина сдерживает развитие различных пятнистостей вирусного происхождения у томатов. Прибавка урожая в вакцинированных культурах составляет около 23%.

«ВИРОГ - 43» - Вакцинный препарат против зеленой крапчатой мозаики огурца, использование препарата приводит к развитию неспецифического иммунитета.

Таблица 6. Вирусные препараты

Название препарата	Действующее начало	Механизм действия	Применение против (спектр действия)
ПЕНТАФАГ	Пять штаммов бактериофагов		Pseudomonas Syringae - возбудителя пятнистости огурца, томатов
	Вирус табачной мозаики	Индукция иммунитета	Вакцина сдерживает Развитие различных пятнистостей у томатов.
	ВЗКМО	Индукция иммунитета	Зеленой крапчатой мозаики огурца

Бактериальные препараты создаются чаще всего на основе бактерий из родов Pseudomonas и Bacillus .

В них проявляются различные формы отрицательных биологических связей. Использование этих препаратов уместно для борьбы с грибными заболеваниями, бактериозами и фитофагами – насекомыми, грызунами (табл. 7).

Антифидантное действие (снижение интенсивности питания) можно считать одной из форм антибиоза. Бактерии вида Bacillus Thuringiensis образуют белковые кристаллы, которые, попадая в кишечник личинок колорадского жука и других насекомых, вызывают остановку пищеварения. Личинки перестают питаться и вскоре погибают от истощения.

Таблица 7. Бактериальные препараты

Название препарата	Действую-Щее начало	Механизм действия	Применение против (спектр действия)
На основе бактерий р. Pseudomonas
Псевдо- Бактерин-2	Pseudomonas Aureofaciens	Антибиоз	Против грибных болезней и бактериозов томатов, огурца
Ризоплан (ПЛАНРИЗ)	Pseudomonas fluorescens	Антагонизм (образуют сидерофоры)	Черной ножки и сосудистого бактериоза капусты
На основе бактерий р. Bacillus
БАКТЕРО-ДЕНЦИД	Salmonella enterindis		Серой полевки, серого хомяка, курганской мыши
	Bacillus polymyxa Bac . subtilis	Антибиоз и антагонизм	Фунгицид широкого спектра действия
Битокси-бациллин	Bacillus Thuringiensis	Антифидантное действие	Свекловичного долгоносика, колорадского жука
Бактофит	Bacillus Subtilis	Антибиоз	Фитопатогенных грибов родов: Fusarium, Phуtophtora

Таблица 8. Препараты на основе актиномицетов

Таблица 9. Препараты на основе грибов

Название препарата	Действующее начало	Механизм действия	Применение против (спектр действия)
БОВЕРИН	Beauweria Bassiana		Медведки, щелкунов,
БИОКОН	Paecilomyces lilacinus		Галловых нематод р. Meloidogyne
ВЕРТИЦИЛЛИН	Verticillium		Личинок и имаго белокрылки
МИКОГЕРБИЦИД	Puccinis punctiformis		Проростков бодяка Sonchus arvensis
Серия Триходермин	Trichoderma lignorum	Конкурентный антагонизм. Антибиоз Гиперпарази-тизм	Фитопатогенных грибов родов: Fusarium, Phoma, Pythium, Phуtophtora
Trichoderma Koningii
АМПЕЛОМИЦИН	Ampelomyces quisqualis	Гиперпарази-тизм	Sphaerotheca sp.

В последнее время российскими и украинскими производителями особое внимание уделяется разработке препаратов Токсикантов и антифидантов . Наиболее известны в этой группе агравертин и фитоверм (табл.10).

Таблица 10. Препараты антибиотиков, антифидантов и токсикантов

Название препарата	Название микро-организма	Действующее Вещество	Применение против (спектр действия)
Фитофлавин-300	Streptomyces Lavandula	Фитобактериомицин – антибиотик стрептотрицинового ряда	Против бактериального рака, некрозов стебля томата и капусты
Трихотецин	Trichothecium roseum	Антибиотик трихотецин	Возбудителя мучнистой росы огурца
Агравертин (Актофит)	Авермектиновый комплекс, продуцируемый Streptomyces Avermitilis	Нейротоксическое действие на насекомых и клещей, репеллент в отношении нематод	Тли, колорадского жука, клещей, галловой нематоды р. Meloidogyne
Фитоверм	Аверсектин С

Действующим началом является авермектиновый комплекс, продуцируемый Streptomyces а Vermitilis (аверсектин С). При внесении в почву этих препаратов происходит микробная метаболизация Аверсектина , и ее продукты вызывают потерю ризотропизма у личинок галловой нематоды (репеллентный эффект).

Кроме того, Авермектины обладают сильным нейротоксическим действием на организм членистоногих (насекомых, клещей) и составляют основу нового препарата Актофит 0,2%. Это эффективный инсектоакарицид кишечно-контактного действия.

Использование микробных препаратов для оптимизации минерального питания растений

Для повышения почвенного плодородия и улучшения корневого питания растений разработаны три группы препаратов:

· Препараты азотофиксаторов ассоциативных и симбиотических;

· Препараты фосфат-мобилизующих бактерий;

· Биопрепараты для разложения растительных остатков

Препараты азотофиксаторов

Основным практическим приемом повышения урожая бобовых и размеров азотофиксации является инокуляция бобовых растений высокоэффективными штаммами клубеньковых бактерий - Нитрагинизация. В результате проведенных многолетних опытов установлено, что нитрагинизация повышает продуктивность бобовых в среднем на 10 –25%

В настоящее время препараты клубеньковых бактерий для инокуляции семян бобовых растений применять совершенно необходимо в том случае, когда в данной местности высеваются новые культуры бобовых и в составе естественной флоры нет дикорастущих представителей растений данного вида.

Существует колоссальный резерв потенциальной продуктивности симбиотических комплексов, который еще предстоит реализовать в будущем: например, объемы азотофиксации симбионтами сои могут достигать 500 кг азота на 1га в год.

Особую актуальность приобретает использование биопрепаратов Ассоциативных диазотрофов под злаковые культуры, оно становится существенным компонентом энергосберегающих технологий (табл.11).

Препараты фосфат-мобилизующих бактерий

Фосфор – один из важнейших элементов минерального питания. Поступает в почву с растительными и животными остатками В тканях растений содержится от 0,05% до 0,5% фосфора и он находится в форме органических соединений: фитина, фосфолипидов, нуклеопротеидов. Минерализация этих веществ и высвобождение фосфора происходит с участием бактерий родов Pseudomonas и Bacillus , Enterobacter , Achromobaсter Грибов (Penicillium , Aspergillus , Rhizopus , Trichotecium ), дрожжей (Rhodotorula , Saccharomyces , Candida ).

Многие неорганические фосфаты малорастворимы или нерастворимы в воде, в связи с чем не доступны для растений. Микроорганизмы которые в процессе жизнедеятельности выделяют метаболиты, подкисляющие среду, тем самым переводят соединения фосфора в растворы. Это микробы, образующие нитраты (нитрифицирующие бактерии), сульфаты (сульфофицирующие бактерии), диоксид углерода (возбудители брожений). Например, с участием нитрификаторов рода Nitrobacter по схеме:

Ca 3 (PO4)2 + 4HNO3 Ca (H2PO4)2 + 2Ca (NO3)2

Существует несколько видов биопрепаратов для оптимизации фосфорного питания растений, таких как альбобактерин, фосфоэнтерин и другие (табл.11).

Таблица 11.Бактериальные препараты для повышения почвенного плодородия

Название препарата	Действую-щее начало	Механизм действия	Применение	Условия, оптимизирующие применение
НИТРАГИН (РИЗОТОРФИН )	Rhizobium	Симбиотическая азотофиксация (образование клубеньков на корнях бобовых растений)	На семена бобовых растений перед посевом	Оптимальное орошение, среда нейтральная или слабощелочная, внесение в почву фосфора, железа и молибдена
АГРОФИЛ	Agrobacterium Radiobacter	Ассоциативная азотофиксация, стимуляция роста	На семена и корни рассады овощных культур перед посевом (посадкой)	В условиях защищенного грунта
АЗОТОБАКТЕРИН	Azotobacter chroococcum	На сильно удобренных навозом почвах
ФЛАВОБАКТЕРИН	Flavobacterium	Ассоциативная азотофиксация, стимуляция роста корней	На семена овощных культур и кормовых Трав	Оптимальное орошение
ФМБ-32-3 (Фосфоэнтерин	Enterobacter Nimipressuralis	Увеличение Коэффициента Использования Почвенных Фосфатов	На семена озимого и ярового ячменя, кукурузы, рапса	Высокий агротехнический фон
Эффект Био	Комплекс бактерий-целлюлозо-разрушителей, Мицелий Trichoderma, Лигнолити-ческие дрожжи	Разложение растительных остатков, нормализация Микрофлоры почвы	Под любую культуру	Высокий агротехнический фон

Биопрепараты для разложения растительных остатков

Рациональные технологии обработки почвы предполагают быстрое разложение растительных остатков в пахотном слое, обогащение почвы органикой с образованием на поверхности мульчирующего слоя. Мульча способствует сохранению почвенной влаги, предотвращает эрозию почвы, защищает почву от солнца и ветра, предохраняет от образования почвенной корки. В связи с этим в сельхозпроизводстве сталкиваются в с проблемой минерализации стерни и соломы на полях. Обычно солому и стерню сжигают или запахивают.

При сжигании растительных остатков Уничтожается огромное количество органических веществ , которые могли быть использованы в системе гумусообразования.

При запахивании возникают две проблемы:

1.) Недостаточно быстрое разложение остатков. При затягивании процесса накапливаются лигнин и фенолы, которые тормозят прорастание и рост культурных растений.

2.) Накопление патогенных микроорганизмов и вредителей в слое плотного распределения органики. Особенно это опасно при монокультуре, так как фитопатогены вызывают заболевания уже на ранних этапах развития растений.

В настоящее время разработаны биопрепараты на микробной основе для обработки растительных остатков (соломы, стерни). Эти препараты включают комплекс микроорганизмов, осуществляющих разложение целлюлозы, лигнина и подавляющих болезнетворную микрофлору (корневые гнили, фузариозное и вертициллезное увядание и др.).

Биопрепарат «Эффект Био» биофабрики «Нива» отвечает всем этим требованиям и работает в течение 6-7 месяцев в широком диапазоне температур (+5….+40). Вносится перед дискованием или основной обработкой почвы (табл. 11).

Борьба с вредителями: применение микроорганизмов.

Насекомые, как и все другие живые организмы, могут поражаться опасными для них болезнями. Возбудителями таких болезней являются различные микроорганизмы - бактерии, грибы и вирусы. На основе споровых кристаллообразующих бактерий мировой наукой созданы различные биопрепараты (энтобактерин-3, дендробациллин и инсектецин и др.).

Энтобактерин-3 — смачивающийся светло-серый порошок. Состоит на 10% из спор бактерий и белковых высокотоксичных кристаллов и 90% каолина. В 1 г энтобактерина-3 содержится около 30 млрд. спор бактерий и приблизительно столько же кристаллов эндотоксина.

Энтобактерин почти полностью уничтожает весь комплекс листогрызущих вредителей в саду и огороде (пятениц, листоверток, златогузок, шелкопрядов, молей и др.). Препарат применяется при температуре не ниже +15° С в концентрации 50-100 г на 10 л воды.

Добавка 2 г хлорофоса к 10 л суспензии энтобактерина значительно повышает его эффективность. Энтобактерин можно использовать в сочетании с большинством ядохимикатов, применяющихся в садах. Энтобактерин, попадая в кишечник вредного насекомого, вызывает его гибель.

Препарат действует около месяца, но если в этот период пройдет дождь, то опрыскивание повторяют. Летние и осенние сорта яблонь опрыскивают 2-3 раза, зимние - 3-4 раза с промежутками 12-15 дней. Энтобактерином можно смачивать и припудривать ловчие пояса. Применение энтобактерина безвредно для теплокровных животных, полезных насекомых и растений.

Энтобактерин-3 выпускается в форме смачивающегося порошка светло-серого цвета или стабилизированной суспензии. Обе формы обладают одинаковой биологической активностью. Кроме того, промышленностью освоен энтобактерин в форме пасты, которая по эффективности не уступает смачивающемуся порошку.
Боверин - грибной препарат, получен на основе мускарданного гриба. Выпускается в форме порошка серого цвета с содержанием в 1 г 2 млрд. спор гриба. Боверин в основном применяется против колорадского жука, но можно использовать и против листогрызущих вредителей сада, в том числе и против плодожорки яблони и груши. Лучшие результаты боверин дает при трехкратном совместном опрыскивании с севином при концентрации: боверина - 30 г, севина - 5 г на 10 л воды с интервалами 9-12 дней. В чистом виде Боверин нетоксичен для человека.

Хранить боверин нужно при температуре от +5 до + 18° С.

Применение микроорганизмов против болезней растений. Биологический метод борьбы с болезнями растений основан на антагонизме между микроорганизмами, обитающими на растениях и в почве. В настоящее время большое внимание уделяется изучению и разработке методов использования антагонистов и продуктов их жизнедеятельности - антибиотиков.

Имеется еще целый ряд перспективных антибиотиков. Препараты действуют по-разному: одни непосредственно уничтожают или ослабляют возбудителей заболеваний, другие повышают устойчивость растений. Биопрепараты совершенно безопасны для растений, человека и энтомофагов.

Для борьбы с американской мучнистой росой многие садоводы довольно успешно применяют настой навоза крупного рогатого скота или прелого сена. В настоях развиваются бактерии, уничтожающие грибницу (мицелий) мучнистой росы. Одну часть коровяка заливают тремя частями воды и настаивают в течение трех суток. Приготовленный настой разводят втрое водой, процеживают и применяют для опрыскивания.