CC BY
119
АФИЦИДНАЯ АКТИВНОСТЬ ШТАММОВ СТРЕПТОМИЦЕТОВ STREPTOMYCES LOIDENSIS П-56, S. HERBARICOLOR S-100,
S. CANDIDUS 952 В ОТНОШЕНИИ MYZUS PERSICAE SULZ.
И MEGOURA VICIAE BUCKTON. — ПЕРЕНОСЧИКОВ ВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ
Григорян Лилит Норайровна
магистр по направлению «Агрономия» (СПбГАУ, 2013 г.), ведущий энтофитопатолог филиала ФГБУ «Росселъхозцентр»
по Астраханской области, РФ, г. Астрахань
E-mail: [email protected]
APHICIDAL ACTIVITY OF STRAINS STREPTOMYCES
S. LOIDENSIS П-56, S. HERBARICOLOR S-100,
S. CANDIDUS 952 WITH REFERENCE TO MYZUS PERSICAE SULZ.
AND MEGOURA VICIAE BUCKTON. — OF VIRUSES INFECTION
Lilit N. Grigoryan
master in area of Agronomics (St.PSAY, 2013), leading plantpatologist of subvision of FSA U «Rusagriculturalcentre» in Astrakhan region, Russia, Astrakhan
АННОТАЦИЯ
Вирус огуречной мозаики (ВОМ) является одним из наиболее распространенных и вредоносных фитовирусов. В последнее время для расширения ассортимента средств борьбы с тлями возрос интерес к микробиологическим препаратам с инсектицидными свойствами. Богатейшим источником разнообразных по химическому строению и спектру действия биологически активных веществ являются стрептомицеты — продуценты вторичных метаболитов с инсектицидными, акарицидными, нематицидными и другими специфическими свойствами.
Григорян Л.Н. Афицидная активность штаммов стрептомицетов Streptomyces loidensis П-56, S. herbaricolor S-100, S. candidus 952 в отношении Myzus persicae Sulz. и Megoura viciae Buckton. — переносчиков вирусной инфекции // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2014. № 1 (2) . URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/840
ABSTRACT
Virus of cucumber mosaic (CMV) is one of the most widely-spread and harmfull phitoviruses. For the widening of choice of struggle means with plantlouse lately the interest grew to microbiological preparations with insecticide qualities. The richest sources of various according to chemical structure and spectrum of action biologically active substances are streptomyces, second metabolites with insecticide, acarised and other specific qualities.
Ключевые слова: афицидная активность, биологическая эффективность, микробиологические афициды, моноклоновые изоляты.
Keywords: aphicidal activity, biological effectiveness, microbiological afiteidy, monoklon isolates.
В настоящее время значительная часть урожая сельскохозяйственных растений — около 30 %, а в годы массовых размножений — 60 % гибнет от вредителей и болезней. Использование химических пестицидов вызывает опасность загрязнения объектов окружающей среды, отрицательно воздействует на полезную флору и фауну, а также стимулирует выработку устойчивых к пестицидам популяций вредных организмов. Особую опасность представляют заболевания растений, вызываемые вирусом мозаики огурца (ВОМ) [8, с. 119; 10, с. 212; 14, с. 715; 15, с. 687]. На практике мы, как правило, наблюдаем смешанные инфекции, борьба с которыми представляет значительные трудности [4, с. 33]. Известно, что в качестве основного переносчика, определяющего эпифитотии ВОМ, наиболее часто регистрируется персиковая тля, хотя в зависимости от условий, складывающихся в конкретном агроценозе, другие виды тлей также играют в этом процессе заметную роль. Эпифитотийную ситуацию в развитии вирусной инфекции определяют такие виды тлей, как бахчевая Aphis gossypii Glov., бобовая A. fabae Scop., люцерновая A. craccivora Koch., крушинная A. nasturtii Kalt., персиковая Myzus persicae
Sulz., большая картофельная Macrosiphum euphorbia Thom., обыкновенная картофельная Aulacortthum solani Kal. [3, с. 56].
В связи с этим в последнее время возрос интерес к микробиологическим препаратам с инсектицидными свойствами, применение которых может сдерживать распространение вирусных инфекций.
В последние годы на их основе создан ряд эффективных биопрепаратов: актинин (S.globisporus), фитоверм, акарин, вертимек, агровертин (S.avermitilis), боррелидин (S.griseus), спинтор (Saccharopolyspora spinosa). Актиномицетные метаболиты различаются по спектру активности, например, у авермектиновых препаратов наиболее выражено акарицидное действие, активность в отношении других объектов проявляется в значительно более высоких концентрациях и нормах расхода [1, с. 170; 2, с. 323; 5, с. 27; 6, с. 26; 7, с. 145; 9, с. 1445;
11, с. 5452; 12, с. 250; 13, с. 13].
Цель настоящих исследований — провести поиск микробиологических афицидов для контроля тлей — переносчиков вируса.
Оценка афицидной активности перспективных штаммов трех видов стрептомицетов проводилась на двух видах тлей, являющихся переносчиками вирусной инфекции — персиковой и виковой. При этом оценивалась быстрота наступления токсического эффекта, что является очень важным показателем для переносчиков.
Проведенные исследования показали, что максимальную смертность виковой тли (M. viciae) наблюдали через 6 часов после обработки тест-насекомых культуральной жидкостью штамма 952 (32,3 %), минимальную — после обработки культуральной жидкостью штамма S-100 (10,5 %).
При испытании исследуемых стрептомицетов на персиковой тле (M. persicae) показатель смертности через 6 часов был практически одинаков (29,5—29,8 %). При определении показателя НСР было установлено, что с увеличением времени воздействия культуральной жидкости стрептомицетов на виковую и персиковую тлей разница становится более значительной (3,32 %—8,63 %). При этом в контрольных вариантах смертности насекомых не наблюдали.
На основании данных эксперимента было предположено, что штаммы в результате спонтанной изменчивости в период хранения могли потерять свои афицидные свойства, поэтому для повышения их биологической активности необходимо провести поддерживающий отбор.
Результаты оценки активности спиртовых экстрактов исследуемых штаммов стрептомицетов в отношении персиковой и виковой тлей приведены на рис. 1.
Рисунок 1. Биологическая эффективность 0,5 % спиртовых экстрактов мицелия стрептомицетов в отношении M. viciae и M. persica
Проведенные исследования, результаты которых представлены на рис. 1, показали, что наибольшую афицидную активность в отношении виковой тли проявил штамм S-100: смертность тли после обработки 0,5 % раствором этанольного экстракта составила 58,3 %. Штаммы П-56 и 952 были менее активны: смертность виковой тли составила соответственно 36,7 % и 45 %. Персиковая тля оказалась менее восприимчива к исследуемым штаммам, и ее смертность после обработки не превышала 11,7 %.
В ранее проведенных исследованиях по естественной изменчивости штаммов S. loidensis П-56, S. herbaricolor S-100 [1, с. 170] было установлено, что в процессе хранения, они расщепляются на ряд морфологических вариантов, вследствие чего может происходить накопление низкоактивных вариантов, и активность штамма понижается. Эта особенность хранения
штаммов свидетельствует о необходимости проведения стабилизирующего отбора с целью повышения афицидной активности исследуемых штаммов стрептомицетов.
В связи с этим сотрудниками лаборатории микробиологической защиты растений ВИЗР были проведены исследования естественной изменчивости штамма S. loidensis П-56. Данный штамм был расклонирован на 10 вариантов, и каждый клон был испытан на афицидную активность. Результаты, полученные сотрудниками ВИЗР, показали, что наибольшую активность проявил клон № 5. В дальнейшем этот клон был вновь отселектирован на 10 клонов, и нами была проведена оценка их биологической активности в отношении M. persicae и M. viciae.
Результаты определения биологической активности культуральной жидкости моноклоновых изолятов клона № 5 S. loidensis П-56 в отношении M. persicae представлены на рис. 2.
Рисунок 2. Биологическая активность культуральной жидкости моноклоновых изолятов клона № 5 S. loidensis П-56 в отношении M. persicaе
Из рис. 2 видно, что смертность моноклоновых изолятов клона № 5 S. loidensis П-56 в отношении M. persicae стала проявляться уже через 2 часа. К концу опыта наибольшая смертность зафиксирована у клона 9 (35,0 %), минимальная — у клонов 4 и 5 (11,7 %). Процент смертности остальных клонов не превышал 13,3 %.
Погибшие особи значительно отличались от живых представителей даже визуально. Различия видны в окраске (от светло- и ярко-зеленой у живых до грязно-желтой и коричневой у погибших), в форме тела (у погибших оно немного вздуто). Кроме того, особи, подвергшиеся действию культуральной жидкости исследуемого штамма, но еще не погибшие, отличались поведением от контрольных: в первом случае они активно передвигались по дну и крышке чашки, а в последнем — малоактивны (не передвигались, а лишь шевелили конечностями), в основном располагаясь на дне чашки.
Результаты определения биологической активности культуральной жидкости моноклоновых изолятов клона № 5 S. loidensis П-56 в отношении M. viciae представлены на рис. 3.
Рисунок 3. Биологическая активность культуральной жидкости моноклоновых изолятов клона № 5 S. loidensis П-56 в отношении M. viciae
По результатам, представленным на рис. 3, видно, что смертность моноклоновых изолятов клона № 5 S. loidensis П-56 в отношении M. viciae стала заметна уже через 2 часа (НСР05=8,9), но у клонов 1, 4, 5, 9 она отсутствовала. К концу эксперимента наибольшая смертность зафиксирована у клона 2 (98,3 %) , минимальная у клона 6 (63,9 %). Процент смертности остальных клонов колебался в пределах 75,0—96,7 %.
Характер проявления токсического действия моноклоновых изолятов на виковую тлю был сходен с его проявлением на персиковой.
После оценки афицидной активности культуральной жидкости этих 10 клонов, они были объединены и проэкстрагированы спиртом. Из маточного экстракта после разбавления водой был получен 0,3 % водно-спиртовой экстракт, который был снова испытан на двух видах тлей.
Результаты оценки активности спиртовых экстрактов исследуемого штамма в отношении персиковой и виковой тлей приведены на рис. 4.
Рисунок 4. Биологическая эффективность 0,3 % спиртового экстракта мицелия клона № 5 S. loidensis П-56 в отношении M. viciae и M. persicae
Проведенные исследования, результаты которых представлены на рис. 4, показали, что смертность после обработки 0,3 % раствором этанольного экстракта клона № 5 штамма S. loidensis П-56 в отношении M. viciae и M. persicae заметна уже через 2 часа. Однако виковая тля оказалась более восприимчива к действию препарата (31,7 %), а смертность M. persicae была менее значительна (23,3 %). Уже на 4 час эксперимента смертность M. persicae составила более половины насекомых (53,3 %), а смертность виковой тли увеличилась до 76,6 %. К 20 часу в составе виковой тли была обнаружена лишь одна живая особь (98,3 % погибших особей), а у персиковой оставались живыми еще 22 (63,3 %). К концу эксперимента (24 часа) смертность виковой тли составила 100 %, а M. persicae — 63,3 %.
Таким образом, проведенные исследования по оценке афицидной активности культуральной жидкости моноклоновых изолятов и спиртового
экстракта отселектированного клона № 5 штамма S. loidensis П-56 в отношении M. viciae и M. persicae, показали повышение смертности насекомых по сравнению с предыдущими опытами по проверке биологической активности неотселектированных штаммов S. herbaricolor S-100, S. candidus 952, S. loidensis П-56.
Однако афицидный эффект моноклоновых изолятов был достаточно специфичен: клоны, которые проявляли высокую афицидную активность по отношению к M. Viciae, оказывались менее активными для M. persicae, что говорит об избирательности действия. Таким образом, наши исследования показали, что M. persicae обладает большей устойчивостью к действию данных образцов биопрепаратов, чем M. viciae.
По этой причине достаточно сложно выбрать более активные клоны, потому что наибольшая смертность в отношении M. viciae зафиксирована у клонов 2 (98,3 %) и 3 (91,7 %), а максимальная смертность в отношении M. persicae у клона 9 (36,7 %). В связи с этим для создания биологических препаратов, эффективных против комплекса тлей-переносчиков вирусов, необходим постоянный отбор активных клонов в отношении обоих видов вредителей.
Как показали наши исследования, спиртовые экстракты неотселектированных штаммов S. herbaricolor S-100, S. candidus 952 и S. loidensis П-56 проявляют более сильные афицидные свойства, по сравнению с моноклоновыми изолятами. Афицидный эффект штамма S. loidensis П-56, подвергнутого поддерживаемому отбору, достаточно высок как в культуральной жидкости моноклоновых изолятов, так и в спиртовом экстракте.
Таким образом, проведение стабилизирующего отбора повышает афицидную активность штаммов стрептомицетов и, следовательно, является необходимым условием при создании эффективных микробиологических афицидов для контроля тлей-переносчиков вируса.
Список литературы:
1. Бойкова И.В. Биологические особенности стрептомицетов — основы новых инсектицидных биопрепаратов / дис. на соискание ученой степени канд. биол. наук // И.В. Бойкова — СПб., 1998. — 170 с.
2. Сотченкова Д.В. Антимикробные белки и пептиды, участвующие в защите растений от грибных и бактериальных патогенов / Д.В. Сотчеткова, И.В. Голденкова // Успехи современной биологии. — 2003. — Т. 123. — № 4. — с. 323—335.
3. Фоминых Т.С. Рекомендации по защите томата и перца от вирусных и фитоплазменных болезней / Т.С. Фоминых, Д.З. Богоутдинов, Г.П. Иванова, Е.Б. Белых, В.Ю. Уткина. — Астрахань, 2010. — 56 с.
4. Фоминых Т.С. Фитосанитарное состояние посадок томата в Астраханской области / Т.С. Фоминых, Е.Б. Белых, Р.К. Адайкина, А.С. Орина, В.Ю. Уткина, Д.З. Богоутдинов, А.С. Тимофеев // Вестник овощевода. — 2011. — № 3. — с. 30—33.
5. Berdy J. Are actinomycetes exhausted as a source of secondary metabolites /
J. Berdy // Proc. 9th. — Intern. Symp. Biol. of Actinomycetes. — M. — 1994. — P. 27—36.
6. Berdy J. Bioactive microbial metabolits / J. Berdy // Antibiot. — 2005. — Vol. 58. — № 1. — P. 1—26.
7. Challis G.L. Synergy and contingency as driving forces for the evolution of multiple secondary metabolite production by Streptomyces species / G.L. Challis, D.A. Hopwood // PNAS. — 2003. — V. 100. — P. 145—155.
8. Chater K.F. Morphological and physiological differentiation in Streptomyces /
K. F. Chater // Gene. — 1983. — V. 26. — P. 119—158.
9. Corbaz R. Metabolic product of Actinomycetes / R. Corbaz, L. Ettlinger, E. Gaumann // III. Nonactin. Helv. Chim. Acta. — 1955. — V. 38. — № 3. —
P. 1445—1448.
10. Fabre B. A simple screening method for insecticidal substances from actinomycetes / B. Fabre, E. Armau, J. Etienne // J. Antibiot. — 1988. — V. 31. — № 2. — P. 212—219.
11. Galperin M.Y. Conserved hypothetical proteins: prioritization of targets for experimental study / M.Y. Galperin, E.V. Koonin // Nucleic Acids Res. — 2004. — V. 32. — № 20. — P. 5452—5463.
12. Grunewald J. Chemoenzymatic and template-directed synthesis of bioactive macrocyclic peptides. / J. Grunewald, M. A Marahiel // Microbiol. — 2006. — № 87. — Р. 250—252.
13. McClintock I.A. True nature of spinach blight and the relation of the insects to its transmission / I.A. McClintock, L.B. Smith // Agric, Res. — 1918. — № 14. — Р. 13—25.
14. Miller K.L. Bacterial, viral, and fungal insecticides / K.L. Miller, A.J. Ling, A. Lee, Jr. Bulla // Science. — 1983. — V. 219. — № 4. — P. 715—721.
15. Schwecke T. Enzymatic characterization of the multifunctional enzyme — [L-aminoadipyl]-L-cysteinyl-D-valine synthetase from Streptomyces clavuligerus / T. Schwecke, Y. Aharonowitz, H. Palissa // Europ. J. Biochem. — 1992. — V. 205. — № 4. — P. 687—694.
