Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 1
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 3
1.1 Борьба с вредителями в сельском хозяйстве 3
1.1.1 Приоритетные группы вредителей сельского хозяйства 3
1.1.2 Использование химических инсектицидов 4
1.1.3 Использование биологических инсектицидов и их преимущества перед средствами
химической природы 7
1.2 Bacillus thuringiensis 8
1.2.1 История открытия 8
1.2.2 Энтомопатогенное действие и 8-эндотоксин 9
1.2.3 Применение Bacillus thuringiensis для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве 11
1.2.4 Bacillus thuringiensis var. thuringiensis и препараты на основе этой бактерии 11
1.2.5 Bacillus thuringiensis var. kurstaki и препараты на основе этой бактерии 13
1.3 Промышленное производство биопрепаратов на основе бактерий 16
1.3.1 Факторы, влияющие на инсектицидное действие препаратов 19
1.3.2 Промышленное культивирование Bacillus thuringiensis 22
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИСС ЛЕДОВАНИЯ 24
2.1 Экспериментальные штаммы 24
2.2 Культивирование штаммов ВТ и ВТК 25
2.2.1 Питательные среды для культивирования 25
2.2.2 Проведение микробиологических посевов 28
2.3 Микроскопический анализ и микрофотосъемка 28
2.4 Количественный учет клеток 28
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 30
3.1 Подбор питательной среды для культивирования Bacillus thuringiensis var. thuringiensis ВТ 30
3.2 подбор питательной среды для культивирования Bacillus thuringiensis var. kurstaki ВТК 30
3.3 Расчет экономической эффективности выбранной питательной среды для промышленного
культивирования 30
3.4 Результаты промышленного культивирования штаммов ВТ и ВТК на выбранной питательной
среде 30
ВЫВОДЫ 31
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 32
В настоящее время актуальным является решение проблемы нанесения вреда сельскохозяйственным культурам насекомыми-вредителями. В связи с этим активно используются химические пестициды, но их применение может негативно сказываться на здоровье человека, принимающего в пищу обработанные сельскохозяйственные продукты, так как они имеют свойство накапливаться в растении. В качестве альтернативы в борьбе с насекомыми- вредителями в сельском хозяйстве используются биопрепараты, являющиеся безвредными для теплокровных. Основой такого биопрепарата могут являться бактерии Bacillus thuringiensis [Zhuang et al., 2011]. Клетки и специфический кристаллический белковый 5-эндотоксин проявляют инсектицидное действие по отношению к гусеницам многих представителей насекомых отрядов чешуекрылых и жесткокрылых, личинкам москитов, мошек, нематод. Токсин В. thuringiensis var. kurstaki специфичен для чешуекрылых, тогда как В. thuringiensis var. thuringiensis обладает активностью в отношении более широкого спектра вредителей [Chilcott, C.N., 1998].
В процессе промышленного производства биопрепаратов важно подобрать наиболее экономически выгодную и эффективную питательную среду. В связи с этим целью работы является подбор питательной среды для промышленного культивирования В. thuringiensis для производства инсектицидного биопрепарата. Объектами исследования служили два штамма, относящихся к разным подвидам - В. thuringiensis var. thuringiensis ВТ и В. thuringiensis var. kurstaki ВТК.
В соответствии с поставленной целью работы были сформулированы следующие задачи:
1. Провести эксперименты по культивированию В. thuringiensis var. thuringiensis ВТ и В. thuringiensis var. kurstaki ВТК на питательных средах различного состава и определить максимальный выход клеток в каждом варианте.
2. Определить оптимальное время культивирования продуцентов для промышленного получения биопрепарата.
3. Определить, какие из протестированных питательных сред являются наиболее экономически выгодными и эффективными для роста продуцентов.
Работа выполнена в лаборатории промышленной микробиологии Биологического института ТГУ на базе ООО «Дарвин».
Автор выражает благодарность канд. биол. наук Ю.А. Франк и Д.А. Ивасенко за руководство, а также П.А. Бухтияровой за помощь в лабораторных исследованиях.
1. Сравнение урожайности клеток штаммов ВТ и ВТК на «богатых» питательных средах показало, что максимальный выход наблюдается на среде Liu по сравнению со средой ДПС и ГРМ-бульоном.
2. Культивирование штамма ВТ на цитратно-аммонийной среде показало, что максимальный урожай клеток (3.3-3.5 х 107 кл/мл) связан с добавлением в среду в качестве органического субстрата 1 % глюкозы или 0.5 % глюкозы вместе с 5 % отвара гороха. Для штамма ВТК сочетание базовой среды с 0.5 % глюкозы с 5 % отваром гороха также позволило получить максимальный урожай клеток.
3. Максимальный урожай клеток в оптимальных вариантах культивирования наблюдался через 72 часа. Следовательно, промышленное культивирование на данных средах должно продолжаться не менее 72 часов.
4. Цитратно-аммонийная среда с добавлением 0.5 % глюкозы и 5 % отвара гороха является более эффективной с экономической точки зрения. Себестоимость сред, рекомендованных в литературе, составляет 8 руб. 71 коп. и 2 руб. 58 коп. за 1 литр (среда Liu и среда ДПС, соответственно), тогда как стоимость подобранной питательной среды значительно ниже и составляет 1 руб. 94 коп.
