Введение к работе
Актуальность проблемы. Интенсивное прииенение средств химической запиты растений в последние десятилетия сопровождалось рядом побочных эффектов, которые поставили под угрозу не только чистоту окружающей среды и здоровье человека, но и сано выживание человечества. Кроне того, появление устойчивых к этин веществен sopH вредителей сделало нногие из них неэффективными. В связи с этин в контроле урожая все большее значение приобретают биологические нетодн, основанные на использовании антагонистических отношений в агроцеиозах, Знтонопатогенкый гриб V. iecanii 2imiEennanri CViegas) был успешно приненен в Советском Союзе Евла-ховой в 1938-1941 гг. против червецов на цитрусовых культурах. Дальнейшее изучение его позволило выяснить, что наряду со иитов-капи и червецани он поражает некоторые виды тлей, а также представителей отрядов чешуекрылых и жесткокрылых.
Однако, наибольший интерес гриб представляет как патоген вредителей овошных культур закрытого грунта. Успехи s этой области достигнуты благодаря усилиям многих исследователей и связаны главным образон с работани Соловей (19803. Беглярова (1885), Пав-люшина (1986). Гораля (198?). Hall (1976), Drummond et &L (198?). Hirte et al. (1988).
Способность V.Iecanii подавлять вредных насекомых послужила основой разработки ряда биопрепаратов. В настоящее время в СНГ производят две препаративные Формы! "Вертициллин зерновой" и "Вертициллин-К". В Великобритании с 1981 г. выпускается1 препараты "Верталек" и "гіикотал", которые применяют против тлей и оранжерейной белокрылки. Достигнуты определенные успехи по искусственному заражению личинок и цист ?итопатогенных ненатод конидиями гриба (Hanssler, 1981. 1990). Кроне того. V. Іесаліі обнаружен в качестве гиперпарїзита на нучнисторосяных deeming, 1980; Price. 1S88) и' ржавчинных грибах (Hassebrauk, 1S3S* Bouriquet. 1939: Pfroner. ilendgen. 1978t Spencer, 1980> Sundhein, 1986: HeiJwegen 1688; Shau, 1988).
Однако, несмотря на столь длительную историю изучения и применения V. іегапі.' сведений о биологически активных веществах этого гриба и механизмах их действия крайне недостаточно для того, чтобы достоверно судить об зтоп. Здесь кожно лишь указать ив обнаружение инсектицктдиых кетаКйлктов контактного типе СГивяииа
и др., 1990), на способность V.Iecanii синтезировать гельволевую (Arima, 1978) и дипиколиновую кислоты ССіауйоп, 1982). а также бассианолид (Suzuki. 1977; Kanaoka. 1978; tturakoshi. 1976). с другой стороны, в литературе отсутствуют сведения о влиянии токсичных вешэств V. Iecanii ьа Фитепатогенныэ грибы и бактерии, за исключениеп гельволевой кислоты, активной в отношении грамположк-тельных бактерий. Большинство авторов считает, что метаболиты V. iecanii не обладают фитотоксической активностью. Лишь отдельные исследователи отмечали вредное влияние гриба на растения при использовании его для борьбы с насекомыми и фитопатогенами (Schans. 1982; HiJuegen. 1988). Однако, эти данные не были подтверждены в последующих экспериментах.
В связи с этим представляется крайне интересным и практически важным изучить влияние -биологически активных вешств V. Iecanii на компоненты системы растение - насекомое - Фитопатоген.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы было выделение биологически активных метаболитов V.Iecanii. изучение их свойств и активности в отношении некоторых Фитопатогенных грибов к бактерий, нематод, насекомых, растений.
Достижение поставленной цели предусматривало решение ряда конкретных задач:
выделить и идентифицировать культуры V.Iecanii;
на основании сравнительного изучения некоторых морфодого -культуральных. Физиологе - биохимических и токсигенных СВОЙСТВ выделенных штаммов провести их группирование, а также выявить возможные корреляционные сряэи;
отобрать наиболее активные штаммы, изучить у них способность к синтезу кикотоксинов;
отработать способы выделения и очистки биологически активных веществ V.Iecanii. оценить спектр их действия.
Наряду с этим был проведен ряд исследований, постановка которых диктовалась ходон выполнения настоящей работы, как-то:
- отработка условий биосинтеза активных метаболитов; изуче
ние некоторых аспектов биохимического механизма их действия.
Основные положения, которые выносятся на зашиту.
В результате выполнения поставленных задач был отработан ря; положений, основные из которых выносятся на защиту:
1. Существует корреляционная зависимость между антибиотической активность», иорфолого-культуральными свойствами и активное
тьго гидролитический Ферментов штаммов У. lecanii.
-
Метаболиты V.lecanil обладают наряду с инсектицидным антибиотическим, фитотоксическин и нематшшднын действием.
-
Для исследованных штаммов характерен идентичный качественный состав активных метаболитов. Отмеченные различия носят количественный характер.
-
Метаболиты V. lecanii обладают способностью ингибировать синтез белка и нуклеиновых кислот, что определяет широкий спектр их биологического действия.
Научная новизна работы характеризуется следующим;
Впервые обнаружена способность метаболитов V. lecanii ингибировать рост фитопатогенных бактерий и грибов; для большого числа штаммов (189) в сравнительном разрезе представлены данные о морФолого - культуральньк, физиологе - биохимических и тоясигек-ных свойствах. Установлена корреляционная связь антибиотической активности с иорфолого-культуральными свойствами и актизностью гидролитических Ферментов цггамммов V. iecanii.
Отработаны способы выделения и очистки биологически активных вешеств V. lecanil; из Фильтратов культуральной жидкости и мицелия 15-ти штаммов V. lecanii выделены ранее не известные токсические метаболиты, активные в отношении насекомых, нематод, Фи-топатогенных грибов и бактерий.
Выявлены различия в количественном содержании активных компонентов з экстрактах из Фильтратов культуралькой жидкости и мицелия Р 28, 9/9Т и 168 этаимов при их качественной однородности. Установлено, что антибиотическая активность определяется преобладанием компонентов с антифунгальным (Rf 0,60; 0.56; 0,50 в системе растворителей толуол - диэтиловыи эфир - ацетон (5;81:14) либо антибактериальным CRf 0.65; 0,53; 0.44) действием.
Показано, что метаболиты v/. lecanii обладают фитотоксическин действием, которое проявляется в ингибировамии синтеза хлоро-фиддоз a. b и каротиноидов Chlorella vulgaris 62 токсином в концентрации 0,25 нкг/мл при культивировании хлореллы на свету и 2.0 нкг/мл - в теиновом режиме.
Изучено действие токсинов U. lecanii на синтез белка а нуклеиновых кислот в клетках Chi. vulgaris 82, Fusariua solan). 2/315 и Clavibacter nichiganense 13. Установлены различия в sok-центрациях токсина, вызывавших сходный ннгибмторнкй эффект а исследованиях системах.
Практическое значение,
-
Изучение токсигенного потенциала V.lecanii расширяет воз-ножиостк его практического использования в зашите растений от вредителей и болезней путей создания препаратов на основе штампов, обладающих комплексный действием в отношении насекомых, нематод и фитопатогенных иикроорганизиов. а также исключает применение штаммов, обладающих Фитотоксической активностью.
-
Критерии отбора штампов-продуцентов биологически активных веирств. разработанные на основе анализа корреляционных связей токсигенных свойств с яорфолого - культуральными и ФИЗИ0Л0Г0 - биохипическини могут быть использованы в скриннинге активных щганиов.
-
Оптимизация синтеза активных кетаболитов, а также разработка методов выделения и очистки направлены на получение новых Фора биопрапарата на основе У. lecanii.
Несто проведения исследований н личный вклад автора. Работа выполнена в отделе Физиологии и систематики иикроиицетов Института микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного АН Украины и а отделе микробионетодав Института биазашты растений АН Молдовы.
Зхсперииентадьныа материалы, изложенные в диссертации, получаны лично автором. Непатицидну» активность изучали совиестно со ст. научи, сотрудничай отдела нем&тодогии Института зашиты растений АН Украины Тиачэико Л. С. Математическую обработку данных, представленных в 3-ей глава, проводили при участии Садовникова И. С. по програмне ТАІ. разработанной в вычислительном центрэ Институт» никробиодогки н вирусологии АН Украины.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы были првяставаакы на U-аи симпозиуме стран - членов СЗВ /Протвино. 1890 /. на П-ой республиканской конференции "Микробиология в сельском хозяйства* /Кишинев. 1991/. на 1-ом Украинском микробиологической сьезяо /Одесса. 1893/.
Публикация резуїьтатов исследований. По материалам диссертационной работы опубликование 6 печатных работ.
Структура и об-ьеи работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, вкллчаюизй 3 главы, выводов, в списка цитированной литературы.
Работа изложена на 203 страницах яаиинопкского текста. белю- чает 22 таблица.31 рисунок, а таххе б«блиограФач&скин указатель из 292 мсточюг&оз. в тон числе 24? работ иностранных авторов.