Реферат на тему:
Мікробіологічні препарати: історія та сучасність
Результатом сучасної активізації біотехнологічного бізнесу стало те, що
в галузі захисту рослин і рослинництва було створено цілу серію
біопрепаратів, які містили активні речовини: бактерії, віруси, гриби,
нематоди, протозоа; розроблено технології напрацювання ентомофагів і
виробництва феромонів, регуляторів росту комах та рослин, екстрактів
рослин і, зрештою, створено трансгенні рослини.
З чого все, власне, розпочалося? Виникнення мікробіометоду пов’язане
насамперед з ім’ям І. І. Мечникова та його науковими дослідженнями в
70-ті роки ХІХ сторіччя. Саме в цей період у південних регіонах Росії
спостерігалися спалахи розмноження хлібного жука, збитки від якого
тільки в період 1870–1880 рр. становили 100 млн крб золотом і на 50%
знизили експорт пшениці. Вивчаючи шкідника, Мечников завважив спорадичну
загибель його личинок від мікроскопічного пліснявого гриба, якого він
назвав у 1878 році зеленою мускардиною (Metaerhizium anisopline). Вперше
про це було оповіщено наукову громадськість на з’їзді представників
земств південних губерній, який був скликаний восени 1878 року в Одесі.
Незабаром І. І. Мечников спільно з Ценковським, Шабельським, а згодом і
з Ковалевським розробляє методи напрацювання зазначеного мікроорганізму
для практичного використання як засобу боротьби.
Дальший етап становлення мікробіометоду пов’язаний з розвитком цукрової
промисловості, самому існуванню якої почав загрожувати звичайний
буряковий довгоносик, що нечувано розмножився тоді в основних
бурякосійних регіонах. Для перевірки ефективності нового методу було
залучено ентомолога І. М. Красильника. 1883 року він прибув у м. Сміла
Київської губернії, в маєток графа Бобринського — одного з монополістів
виробництва цукру, що погодився надати проекту фінансову підтримку. За
доволі короткий строк ентомолог опанував основні методики вивчення
хвороб комах. Виробництво налагодили тільки 1884 року, коли І.І.
Мечников винайшов оптимальне середовище для мускардини, а власник маєтку
погодився надати одну з будівель під “мускардиновий завод”. В умовах
заводського способу виробництва, за розрахункових потужностей установки
на 16 т, вартість виробництва кількості мускардини, потрібної для
захисту 1 га, становила б 4 крб, за більших потужностей ця сума була б
ще меншою. Відомо, що установка в Смілі виробила за чотири місяці 1884
року 54 кг спор. У 1885 році Спілка цукрозаводчиків асигнувала 10 тис.
золотих карбованців на масштабні випробовування, завод було
модернізовано. Однак унаслідок кризи цукрової промисловості програму цих
виробничих експериментів не було виконано.
Вдруге питання боротьби з буряковим довгоносиком за допомогою
мікробіологічних засобів або, як тоді називали, мікологічного методу,
було порушено 1900 року. Директор лабораторії Інституту Пастера в Парижі
І. Даниш з асистентами доктором К. Візе та М. Отфіновським організували
на хуторі Миколаївка, поблизу Сміли, за дорученням і за фінансової
підтримки Всеросійської спілки цукрозаводчиків дослідну ентомологічну
станцію, діяльність якої почалася з вивчення грибних захворювань
бурякового довгоносика. Доволі цікавою була методика тих дослідів.
Проводили їх в особливих клітках із тонкої металевої сітки, розміром
близько 100 м2, які встановили посеред плантації. В одну з кліток у
травні випустили близько 20 пудів довгоносиків, обсипаних спорами
зеленої мускардини; до іншої — близько 50 пудів шкідників, заражених
білою мускардиною. Результат: під час розкопок у вересні виявилося лише
50% уражених комах. Дослідження тривали протягом 1900–1901 років.
Економічна криза після соціальних потрясінь 1905 року
(російсько-японська війна, а далі — Світова війна 1914 року і низка
політичних заколотів) затримали дальший розвиток оригінальногонапряму.
Знову до проблеми повернулися вже за радянських часів. У 1927 році І.
Ліндеман на Миронівській дослідній станції знову повторив досліди
зараження бурякових довгоносиків зеленою мускардиною. За кордоном же
протягом цього часу не дрімали, і вже 1910 року Дж. Росер успішно
застосував мускардину проти шкідливої цикадки; К. Фредерікс — проти
жука-носорога (1913); К. Уоленгрен — проти стеблового метелика. В 1911
році в Аргентині проти сарани з великим ефектом було застосовано
бактеріальні культури. Цього разу в “помічники” взяли обприскувач
д’Ерель. У 1918 році бактерії використали проти непарного шовкопряда.
Широкого розголосу набули багаторічні досліди боротьби з травневим
хрущем, які проводив у Франції ле-Муль. Останнім використали гриб
Botrytis tenella, збудник білої мускардини комах. У 1923 році ле-Муль
повідомив про вдалі досліди застосування проти личинок травневого хруща
цього збудника, вірулентність якого була посилена завдяки проведенню
через личинки того самого травневого хруща, але в лабораторних умовах.
Культуру гриба ле-Муль рекомендував для боротьби з виноградними
листовійками. Для масового виробництва культури гриба було збудовано
навіть фабрику.
Із цих примітивних дослідів і мануфактур поступово виросла ціла потужна
галузь із своєю промисловістю та економікою. Що ж маємо нині?
Взагалі, світовий збут біопестицидів становить 0,5% усього обсягу
світового ринку агрохімії. З цієї кількості близько 90% біопестицидів
представлено бактерією Bacillus thuringiensis — це 1–2% світового ринку
інсектицидів. Про популярність препаратів на основі Bacillus
thuringiensis свідчать і дані щодо кількості зареєстрованих торгових
марок у деяких країнах: у США — 180, в країнах Європейської
співдружності — 120, до того ж, перший Bt-препарат було зареєстровано
лише в 1961 році. Щороку збут біопестицидів зростає на 10–20 відсотків.
Потрібно зазначити, що на сьогодні в світі зацікавленість у засобах
захисту рослин, які виробляють на основі біотехнологічних процесів,
значно зросла. Традиційно висока частка в цьому асортименті належить
біоінсектицидам. У більшості країн фундаментальні та прикладні проблеми
біометоду вирішують на рівні національних програм. Рівень біологізації
рослинництва коливається від 1,5–2% (США) до 9–10 (Швеція), але в
середньому щороку збільшується на 4–5%. У Німеччині, Великій Британії,
Швеції на значних площах сільськогосподарських угідь реалізовано ідею
повної відмови від застосування засобів хімізації сільського
господарства на основі впровадження принципів біологізації землеробства
для виробництва гарантовано екологічно чистої продукції рослинництва й
тваринництва. Асортимент біопрепаратів дуже широкий. Так, наведемо лише
основні, найвідоміші, препарати: Дипел, Біоград, Біотрол (США),
Бактоспеїн (Франція), Біоспор 2802 (Німеччина), Туринжин (Румунія),
Бактуцид, Екзобак (Італія), Бацилін (Польща), Ентеробактерин,
Дендробацилін, Бітоксибацилін, БІЛ, Гомелін, Лепідоцид, Бактокуліцид
(Росія, країни СНД).
У 70—80-ті роки минулого століття, завдяки широкомасштабним
цілеспрямованим дослідженням, у колишньому СРСР вдалося створити мережу
біолабораторій і біофабрик, зокрема в Україні їх налічувалося близько
300. Нині ця кількість скоротилася до 100, але й ті, що залишилися,
виробляють переважно ентомофагів. Ситуація з виробництвом та
застосуванням мікробіологічних препаратів у нашій країні доволі складна
— постійну реєстрацію має лише кілька препаратів. Таких широковідомих
промислових препаратів, як Бітоксибацилін, Лепідоцид, Дендробацилін, в
Україні не виробляють, і надходять вони в незначній кількості з Росії та
Казахстану. Більшість вітчизняних препаратів дотепер не мають поширення
через брак реєстрації. Та, попри все, попит на цю продукцію постійно
зростає, так само як кількість препаратів, дозволених до застосування.
В Україні зареєстровано близько десяти біопрепаратів, а саме:
pe
n фунгіцид Агат-25 К, т.п. (інактивовані бактерії Pseudomonas
aureofaciens Н 16 — 2%, біологічно активні речовини культуральної рідини
— 38%);
– інсектицид Актофіт, 0,2% к.е. (аверсектин);
– поліфункціональний препарат Азотофіт, к.с. (суспензія несимбіотичних
вільноживучих азотфіксуючих бактерій Azotobacter crhoococcum), препарат
є протруйником насіння, оскільки має чітко виражену фунгіцидну дію та
частково замінює азотні добрива;
– Бактофіл марки А, р. (Azopirilus brasilense, Azotobacter vinelandi,
Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Pseudomonas fluorescens,
Streptomyces albus — 3×108 клітин/мл);
– Бактофіл марки Б, р. (Azospirilum lipoferum, Azotobacter vinelandi,
Bacillus megaterium, Bacillus circulans, Bacillus subtilis, Pseudomonas
fluorescens, Micrococcus roseus — 3×108 клітин/мл);
– інсектицид Вірін-НШ, р. (поліедри вірусу ядерного поліедрозу непарного
шовкопряда, 0,5%);
– інсектицид Вірін Діпріон, р. (поліедри вірусу ядерного поліедрозу
рудого соснового пильщика, 0,5%);
– інсектицид Вірін-ЗСП, р. (поліедри вірусу ядерного поліедрозу
звичайного соснового пильщика, 0,5%);
– фунгіцид Сімтес, в.р. (лужний екстракт плодових тіл афілофоральних
грибів і соку борщовика Сосновського та ВАС, ТУ У30721813-001-2001);
– фунгіцид Фітоцид (суміш живих клітин і спор Bacillus subtilis).
Багато це чи мало, і чи достатньо? Проведемо невеличкий аналіз. Візьмемо
кількість зареєстрованих препаратів за різні періоди. Результати —
доволі показові (рис.1). У 2001 році тимчасову реєстрацію мали лише
п’ять продуктів, а саме: Вірін-Діпріон, р., Вірін-ЗСП, 0,3–0,5% р.,
Вірін-НШ, 0,3–0,5% р., Клепс, п. (бактерії Klebsiella oxytoca BH-13,
титр 1012 куо/г, та Bacillus mucilaginosus B-4901 титр 106-8 куо/г) та
Фітоверм, 0,2% к.е. (аверсектин). Майже всі вони (крім Клепсу) мали
експериментальну реєстрацію.
Станом на 2003 рік ситуація змінилася, але зміни ці стосувалися лише
асортименту біопрепаратів, кількість залишилася незмінною — п’ять
препаратів. Усі вони були зареєстровані тимчасово. На той період
дозволені для використання біопрепарати представляли Агат 25К, т.п.
(Pseudomonas aureofaciens Н 16), Актофіт, 0,2% к.е. (аналог Фітоверму),
Клепс, п., Мікосан (марок Н та В), 3% в.р.к. (лужний екстракт
афілофорального гриба Fomas fomentanus, хітозан) і препарат Сімтес, в.р.
(лужний екстракт плодових тіл афілофоральних грибів і соку борщовика
Сосновського та ВАС).
У 2004 році кількість зареєстрованих біопрепаратів вдвічі зросла. На
ринок виходять (щоправда, з експериментальною реєстрацією) продукти
Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН — Альбобактерин та
Поліміксобактерин (для бактеризації насіння цукрових буряків, діюча
речовина, відповідно, — фосформобілізуючі бактерії Achromobacter album
BНДІСГМ В-322 Д, 5 млрд клітин/мл та Bacillus polymyxa BНДІСГМ В-324 Д,
5 млрд клітин/мл). Цікаво, що ці два продукти з’являються одночасно в
чотирьох препаративних формах: гелева, рідка, вермикулітна та суха. Тоді
експериментальну реєстрацію отримали Бактофіт, з.п. (живі бактеріальні
клітини Bacillus subtilis штаму ИПМ-215 та антибіотик Бацифіт), Бактофіт
марок А і Б, р. (комплекс бактерій), Мікофунгіцид (Триходермін), п.
(міцелій і хламідоспори гриба Trichoderma viride штаму 16 ЦКМ F-59М), а
також відомий ще за часів Радянського Союзу бренд Лепідоцид, р (Bacillus
thuringiensis var. kurstaki (3-й серотип) штам Z-52). На жаль, ані
Триходермін, ані Лепідоцид не утримали своїх позицій, і на сьогодні цих
двох препаратів, що чудово зарекомендували себе у виробництві, немає в
“Переліку пестицидів та агрохімікатів, дозволених до використання в
Україні”.
У минулому році експериментальну реєстрацію мають лише два продукти з
дев’яти зареєстрованих (Актофіт, 0,2% к.е., та Бактофіл марок А і Б). Із
нових торгових марок на ринку з’явилися Азотофіт і Фітоцид. (Для
довідки: діюча речовина Азотофіту — бактерія Azotobacter crhoococcum.
Препарат використовують як протруйник насіння, оскільки він має чітко
виражену фунгіцидну дію, а крім того, частково заміняє азотні добрива.
Дія Фітоциду грунтується на використанні в його складі живих клітин та
спор бактерій-антагоністів Bacillus subtilis, що інгібують розвиток
своїх конкурентів — мікроорганізмів-збудників захворювань як у зелених
частинах рослини, так і в її коренях.)
Загалом ситуація доволі стабільна. Незважаючи на періодичну ротацію
асортименту, в арсеналі виробників сільгосппродукції щороку є
дев’ять-десять біопрепаратів. Та чи можуть задовольнити вони сучасного
виробника, розв’язати весь спектр проблем захисту рослин у розрізі
величезного різноманіття шкідливих організмів і сільгоспкультур?
Динаміка така: в 2001 році 80% зареєстрованих біопродуктів були
представлені інсектицидними препаратами; в 2003 їхня частка скоротилася
до 20%, а в 2004 році зменшилася до 10%. Нині ми маємо п’ять
біопрепаратів, дія яких спрямована проти комах-шкідників, а це вже понад
55% (рис. 2).
Чи нормальна така ситуація? Співвідношення між хімічними
інсекти-акарицидами та фунгіцидами в 2001 році становила 1:1,24; 2003 —
1: 1,19; 2004 — 1:1,16; 2007 — 1:1,39. Отже, на тлі відносної
стабільності названого співвідношення нині спостерігаються поступові
зміни на користь продуктів, що мають фунгіцидну дію. Із біопрепаратами
все навпаки — стрімко зростає частка саме інсектицидів. Але що це за
інсектициди? У трьох із п’яти продуктів діюча речовина представлена
поліедрами вірусів, в одному — комплексом бактерій і ще в одному —
аверсектином. Жоден із зареєстрованих препаратів не має діючої речовини
на основі Bacillus thuringiensis. І це тоді, як ми вже зазначали, коли
світова індустрія біоінсектицидів грунтується саме на цьому
мікроорганізмі (так звані Bt-препарати). Залишається лише сподіватися на
далекоглядність виробників. Це ще не пізно виправити.
Ще одна цікава тенденція. Кілька років тому привабливішою була
реєстрація нової торгової марки, під якою часто “приховували” добре
відомий біологічний агент. Наразі повним ходом розпочалася експлуатація
“розкручених” ще за радянських часів брендів. І це зрозуміло. Навіщо
активно рекламувати нікому не відому торговельну марку, якщо можна
приєднатися до слави препаратів, які працювали на одній шостій земної
кулі не один рік.
Не можна обійти мовчанням доволі важливу течію в асортименті
мікробіологічних препаратів. Йтиметься про поліфункціональність.
Справді, якщо ми уважно поглянемо на перелік біопрепаратів, то побачимо:
більшість із них передбачається використовувати досить обмеженим
способом. Так, Актофіт, Вірін-НШ, Вірін Діпріон, Вірін-ЗСП можна
застосовувати лише обприскуванням, Бактофіл — внесенням у грунт.
Водночас Агат-25 К і Симтес зареєстровані як для обробки насіння, так і
для обприскування посівів. Цікавим біопродуктом у цьому розрізі є
Азотофіт. Його застосовують під час обробки насіння, розсади,
підживлення та обприскування рослин у період вегетації. Під час
насіннєвої обробки бактерії, які є діючою речовиною препарату, вкривають
насінину, а після проростання переміщаються на коріння, утворюючи
навколо нього своєрідний “захисний екран”. Завдяки цій здатності,
Азотофіт може замінити хімічні протруйники та допомогти заощадити на
внесенні азотних добрив. Така поліфункціональність є непоганим
додатковим “плюсом” під час визначення конкурентоспроможності нової
торгової марки на сучасному ринку.
Отже, підсумовуючи, визначимо найактуальніші тенденції сектору
біопрепаратів:
– загальне зростання кількості зареєстрованих біопродуктів;
– зростання частки інсектицидних препаратів (порівняно з
біофунгіцидами);
– брак на українському ринку препаратів на основі Bacillus
thuringiensis;
– тенденція до використання “розкручених” брендів;
– поява поліфункціональних препаратів (як щодо цільового об’єкта, так і
щодо способу застосування).
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
