Өсімдіктерді зиянкестерден қорғауға арналған биологиялық препараттарды ауыл шаруашылығында қолдану

Түйіндеме: Микробиологиялық жолмен алынған препараттар, орман және ауыл шаруашылықтарында зиянды организмдерден өсімдіктерді қорғау үшін ұсынылады және адам үшін экологиялық қауіпсіз, токсинді емес.

Ауылшаруашылығына қатысты бүгінгі күнгі мемлекеттік саясат жер телімдерінің биодинамикалық және органикалық жүйелерінің экологиялануы мен тұрақтануына қарай өзгеруде. Экологиялық таза өнімді алу және дамыту қазіргі ауыл шаруашылығының дамуындағы болашағы зор бағыттардың бірі болып табылады [1].

Әлемнің көптеген елдерінде ұлттық қауіпсіздікті қамтамасыз ету міндеті мемлекеттік саясаттың артықшылығы болып табылады. Осыған байланысты, ұлттық экономиканың агроөнеркәсіптік секторында биотехнологияны енгізу және кең қолдану- алға қойған мақсаттар мен міндеттердің орындалуының маңызды факторлары. Агроөнеркәсіптік кешенде биотехнологияның мүмкіндіктерін қолдану мен ғылыми потенциалдың бүгінгі деңгейі заманауи талаптарға сәйкес келмейді. Сондықтан да, минералды тыңайтқыштарды (органикалық, бейорганикалық, микробтық) мен пестицидтерді (биопестицидтер) тиімді қолданаотырып, болашағы зор агротехнологияларды жасау мен енгізудің қажеттілігі туындайды [1,2].

Ұзақ жылдар бойы ауыл шаруашылығында химиялық қорғау құралдары мен минералды тыңайтқыштардың үлкен көлемін пайдалану топырақ микрофлорасына кері әсерін тигізді және топырақ қасиетінің өзгеруіне, токсикалық заттардың жинақталуына, биогеоценоздың бүтіндей бұзылуына себепші болды. Химиялық заттарды жаппай қолдану топырақтың қоректік режимін жақсарту, ауылшаруашылық культураларының зиянкестерімен жәнеауруларымен күресусияқты тапсырмаларды шеше алмайтындығын тәжірибе көрсетті. Бұл өндіріске жұмсалған шығымның өсімімен, агроландшафтың биологиялық тепе- теңдігінің бұзылуымен, қоршаған ортаның, оның ішінде алынатын өнімнің ластануының жоғарылауымен байланысты [3,4].

Тірі табиғатқа пестицидтер әкелетін зиянның мөлшері нақты бағаланбайды, алайда оның үлкен екендігін дәл айтуға болады. Бұл жерде екі фактор маңызды болып келеді: барлық синтетикалық пестицидтер- тірі табиғатқа жат заттар және метаболиттік ыдырауға ұшырамайды, биоаккумуляцияға қабілетті, яғни қоректік ортаға қарағанда, тірі организмнің құрамында өте жоғары концентрацияда болады. Биоаккумуляция процесі улы химиялық заттардың «мүмкін болатын мөлшері» ұғымын мәнсіз етеді, себебі, аз мөлшерде қолданылған болса да, олар организмде жинақталады [5].

Биотехнология әдістерін пайдалана отырып, өсімдіктерді зақымдаушылардан қорғау

микроорганизмдердің арнайы культурасын қолданғандағы зиянсыздығы мен экологиялық қауіпсіздігіне негізделген өзекті мәселе болып табылады. Өсімдіктерді қорғауда қолданылатын бактериялық құралдар өндірісі биологиялық пестицидтердегі еліміздің қажетіліктерін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді және өсімдіктерді қорғайтын химиялық заттардың импорты мен қолданылуын қысқартады.

Өciмдiктepдi қopғaйтын 6иологиялық құpaлдap ayылшapyaшылық өнepкәciбiнge зиянкecтepмeн күpecтiң әлeмдiк тәжipибeciнge кең қoлдaнылaды. Бaктepиaлды пpeпapaттapдың химиялық пpeпapaттapдaн aйыpмaшылығы- оларға зиянкестердің бейімделуін тудырмайды, экологиялық жағынан зиянсыз болып келеді, себебі өсімдіктің бойына сіңірілмейді және фермент арқылы зиянкестің ішегінде ғана токсинге айналатын арнайы протоксин болып табылады. Инсектицидті биопрепараттар өндірісі үшін Bacillus thuringiensis бактериясы кең қолданылады [6].

Қазіргі уақытта әлемдегі барлық коммерциялық биопестицидтердің 90%-ы Bacillusthuriughiensis бактерияларының түрлері мен штамдарын қолдануға негізделген. Bacillus thuringiensis негізіндегі препараттар микробты энтомоцидті биопрепараттарға жатады. Оларды химиялық препараттармен салыстырғанда, жоғары айқын метатоксикалық әсерлерге (тератогенді, псевдогормонды, дерепродуктивті) ие. Патогенді зиянкес популяциясына енгізу оның дамуы мен метаморфозын нашарлатады және зиянкес санының динамикасы мен зияндылығын өзгертеді. Микробтық препараттың қолданылатын мөлшерін екі ece азайтсақ та, нәтижесінде зиянкестер санының төмендеуі өте жоғары мөлшердегі препаратты қолданғандағыдай жүреді.

Соңғы жылдардағы зерттеулер бойынша Bacillus туысындағы бактерияларды қолдана отырып, патогендер мен зиянкестерге биологиялық бақылау жасаудың болашағы зор екендігі дәлелденді. Синтездейтін антибиотикалық заттарының (көп бөлігі полипептидтер болып табылады) мөлшеріне байланысты бұл туыстың бактериялары актиномицеттерден кейінгі орынды алады. Бактериялардың ферменттік жүйелері субстраттарды утилизациялау мүмкіндігін қамтамасыз ететін және продуценттердің антимикробтық қасиеттерін анықтайтын түрлі кластағы энзим жинақтарын құрайды.

Bacillus thuringiensis нeгiзiндe жacaлғaн препараттар микро6тық энтомоцидті биoпpeпapaтmapғa жатады, химиялық препараттармен салыстырғанда өте айқын метатоксикалық қасиетке ие. Бастапқы эсер етуші ретінде 5-эндотоксин ақуызы мен споралар қолданылатын Bacillus thuringiensis бактериясы негізіндегі көптеген пестицидті препараттар зиянкестерге қарсы өңдеу жүргізген кезде ұзақ эсер етеді [4,6].

Ауылшаруашылық өсімдіктерінің зиянкестерімен күресте Bacillus thuringiensis бактериясының негізінде жасалған мына бактериалды препараттар кең танымал: «Битоксибациллин», «Гомелин», «БИП», «Дендробациллин». Олар қырықжапырақ ақкөбелегімен, гамма-көбелегімен, айдаршөппен, жапырақ ширатқыш көбелекпен, күйе көбелекпен, жібек құртымен жэне т.б. өсімдік зиянкестерімен күресте жоғары эсер етуші қабілетке ие.

Bacillus thuringiensis бактериясының штамдары негізінде жасалған биологиялық препараттар қатты қанатты отряд өкілдерінің өлімін туғызуға қабілетті: айқышгүлділердің бүргесі, таңқурай- бүлдіргеннің бізтұмсық қоңызы, колорад қоңызы, ала нан бүргелері. Бұл препараттарға «Бинол», «Новодор», «Децимид» биологиялық препараттары жатады. Олардың биологиялық белсенділігі, мысалы колород қоңызына эсер еткеннен соң үш тэуліктен кейін 90%-ға жоғарылайды [7,8,9].

Бактерия культураларының эсер етуші бастамасы морфологиялық рэсімделген болғандықтан, бұл қосылыстардың көп мөлшерін алу үшін жағдай жасау қажет [10].

S-эндотоксиндер бунақденелілерге таңдамалы түрде эсер ететін жэне жылықанды жануарларға қатысты толықтай белсенсіз болып келетін гомологтық ақуыздардың туысы болып табылады [11]. Олардың эсер ету механизмі мынадай: препарат құрамындағы кристалдардың бунақденелілер ішегінде еруі, протоксиндердің токсиндерге дейінгі ыдырауы, токсиндердің бунақденелілер ағзасындағы арнайы рецепторлармен байланысуы жэне ішек жасушаларының мембраналарында тесікшелердің түзілуі. Бұл эсерлер клеткалық гомеостаздың бұзылуына, немесе жасушалардың лизисіне, яғни ыдырауына жэне бунақденелілер ішегінің эпителий жасушаларының бұзылуына экеледі [12,13].Бактерия спораларымен қоршаған ортаның өте көп тұқымдануы жағымсыз болып табылады, себебі топырақтық, жер үстілік жэнесу флорасы мен фаунасының табиғи балансын бұзуы мүмкін.

Жоғарыда сипатталған биологиялық препараттардың («Битоксибациллин», «Гомелин», «БИП», «Дендробациллин», «Бинол», «Новород», «Децимид») өзіндік артықшылықтарымен қатар кемшіліктері де кездеседі. Бірінші кезекте, айқын энтомоцидті заттардың балласты өнімдермен жэне қоректік орта өнімдерімен сұйылтылуы. Екіншіден, құрамындағы негізгі эсерететін споралардан (кристалды 8- эндотоксина) басқа, тіршілікке қабілетті споралардың көп мөлшері (Ь10¹⁰спор/г дейін) ұзақ уақыт сақталады жэне жағымды жағдайда көбейеді. Бұл препараттарды көп ретті қолдану кезінде қауіптілік туындайды: Bacillus thuringiensis топырақта жинақталады жэне таралады, бұл топырақ микроорганизмдері арасындағы экологиялық тепе-теңдіктің бұзылуына экеледі [14].

Швейцария ғалымдарының мэліметтері бойынша, топырақтағы 5-эндотоксин ақуызының концентрациясы егінді жинағаннан кейінгі екі айдан соң (20 - 38) % -ды құрайды жэне қыс мезгілінде шамамен сол деңгейде қалады. Көктем түскеннен бастап, 5-эндотоксин кейінгі деградациясы басталады жэне 5-эндотоксин ақуызының топырақта сақталуының максимальды мерзімі 350 күнге дейін жетеді. 5- эндотоксиннің ақуыздары ұзақ мерзім бойына (бір жылға дейін) биологиялық белсенді болып қалады, себебіол беткейлі белсенді топырақ бөліктерімен (саз, қарашірік) байланысқан күйде болады,бұл оларды микроорганизмдермен ыдыраудан қорғайды [15]. Bacillus thuringiensis культурасының споралары суда, топырақта ондаған жылдарға дейін сақталады.

Bacillus thuringiensis культурасының негізінде жасалған препараттың бұл кемшілігін жеңу жолдарының бірі- 5-эндотоксин продуценті ретінде Bacillus thuringiensis культурасының спора түзбейтін нұсқаларын немесе спорадан тазартылған препараттарды қолдану болып табылады.

Шетелдік биологиялық препараттардан “Abbott” фирмасы шығарған, спора түзбейтін штамм негізінде жасалған «Дипел-88» препараты, қатты сәулелендіру нәтижесінде споралары жойылған «Тоарол» жапондық препараты белгілі. 2013 жылы Ресейдегі Ульянов атындағы мемлекеттік университетте құрамында ерітілген 5-эндотоксині бар «Дeльтa» инceктицидтi препараты шығарылды [16].

Қaзipгi уақытта Қазақстан Республикасының территориясында бұған ұқсас препараттар өндірілмейді. Осыған орай, оқшауланған экологиялық зардаптар барысында максимальды қауіпсіз (қазіргі бактериялық инсектицидтермен салыстырғанда), тіршілікке қабілетті споралары жоқ (яғни, су мен топырақта тұқымданбайтын) инсектицидті препараттарды жасау ахуалды мәселелердің бірі болып отыр.

ӘДЕБИЕТТЕР

1. Терентьев О.Использование биологических препаратов на посевах сельскохозяйственных культур (обзор)/ Агро-Информ.- 2006(91)
2. Дятлова К.Д. Микробные препараты в растениеводстве// Соросовский образовательный журнал. - 2001. Т.7. №5.
3. Nabil Zouari, Safouane Ben Sik Ali, Samir Jaoua Production of delta-endotoxins by Bacillus thuringiensis strains exhibiting various insecticidal activities towards lepidoptera and diptera in gruel and fish meal media //Enzyme and Microbial Technology 31 (2002) 411-418
4. Кaмeнeк Л.К., Тюльпинeвa A.A., Климeнтoвa Б.Г., Мopoзoвa Enflefcibne дeльтa-эндoтoкcинa Bacillusthurmgiensis нд микpoopгaнизмы//УлГУ, Ульяновск.-2005.
5. Л. A. Фeдopoв, A. В. Я6локов. Пecтициды — токcичecкий ygap по биocфepe и чeлoвeкy. — М.: Hayra, 1999. — 462 c.
6. АФрикян Э.К. Энтомoпaтогeнныe бaктepии и их знaчeниe // Epeвaн. - 1973.
7. Кyзнeцoвa Н.И., Кopoлeвa Ю.В., Гpигopьeвa Т.М., Aзизбeкян P.P., Дeбaбoв В.Г. Штамм бaктepий Bacillus thuringiensis sp. ehuringiensis ВКПМ В-6404, пpeднaзнaчeнный для пpoизвoдcтвa экзотоксин coдepжaщиx биoинceктицидoв. // Oпиcaниe изoбpeтeния к двторскому cвидeтeльcтвy. - 2004.
8. Кyзнeцoвa Н.И., Кopoлeвa Ю.В., Гpигopьeвa Т.М., Aзизбeкян P.P., Дeбaбoв В.Г. Штaмм бaктepий Bacillus thuringiensis sp. ehuringiensis ВКПМ В-6404, пpeднaзнaчeнный для пpoизвoдcтвa экзотоксин coдepжaщиx биoинceктицидoв.// Oпиcaниe изoбpeтeния к aвтopcкoмy cвидeтeльcтвy. - 2004.
9. Aзизбeкян P.P., Минeнкoвa И.Б., Cмиpнoвa Т.А., Шaгoв Е.М., Кoнcтaнтинoвa r.E., Дeбaбoв В.Г., Пapacкeвoв В.Г., Кaлyжcкий В.Е., Турков М.И. Штaмм бaктepий Bacillusthuringiensis, пpeднaзнaчeнный для пpигoтoвлeния инceктициднoгo пpeпapaтa против жecткoкpылыx нaceкoмыx и инceктицидный пpeпapaт да ero ocнoвe. // Oпиcaниe изoбpeтeния к aвтopcкoмy cвидeтeльcтвy. - 2003.
10. Добрида А.П, KopemMUi Н.Г., Гиита В.И., Кoлoмбeт Л.В. Дepбышeв В.В., Жиглeцoвa C.K. Paзpaбoткa био пестицидов против колорадского жука //Ж. Poc. хим. общества им.Менделеева. - 2001. т. XLV. № 5-6.
11. Grochulski P., L. Masson, S. Borisova, M. Pusztai-Сагеу, J.-L. Schwartz, R. Brousseau, M. Судіег, Bacillus thuringiensis Cry1Aa insecticidal toxin: crystal structure and chanrel formation, Journal of Motecular Biology, 1995, 254: 447-464.
12. Knowtes B.H. Adv. ІдаеС Physiol., 1994, v. 24, p. 275.308.
13. Rajamohan F., Lee M.K., Dean D.H. In: Progress in nucteic research and motecular biology, vol. 60. №w York, Academic Press, 1998, p. 1.27.
14. Saxena D., Flores S., Stotzky G. // Soil Biol. and Biochemistry. 2002. V.34. P.133-137
15. Сливнови В.С., Кдвызин Л.И. Шевцов В.В. Бaктepиaльныe инсектициды да основе Bacillusthuringiensis в интeгpиpoвaннoй системе здщиты pacтeний. //Обзорндя информпция. ВНИИСЭНТИ. - 1985. - Серия IV-М.- C. 39.
16. Пэтент RU С2 №2264100 Kaмeнeк Л.К. «Способ получения инсектицидного пpeпapaтa и пpeпapaт из основе бaктepий Bacillus thuringiensis», 2005 г.