Биологические науки/6. Микробиология

Д. б. н. Горковенко Н.Е.,

д. в. н. Макаров Ю.А.

Кубанский государственный аграрный университет, Россия

Спорообразующие бактерии рода Ваcillus как основа биологической защиты медоносных пчел

от восковой моли

Известно, что некоторые виды бактерий рода Bacillus обладают инсектицидной активностью, в частности кристаллообразующие бактерии Bacillus thuringiensis. Избирательная токсичность Bacillus thuringiensis для гусениц чешуекрылых связана с их способностью образовывать параспоральные белковые включения, известные как инсектицидные белки или δ-эндотоксины, вызывающие гибель личинки чешуекрылых. Личиночная стадия многих видов чешуекрылых является опасным вредителем растений и медоносных пчел, наносит значительный ущерб растениеводству и пчеловодству.

В связи с этим цель настоящего исследования состояла в поиске бактерий рода Bacillus, обладающих инсектицидной активностью в отношении личинок восковой моли (Galleria melonella), среди популяций дендрофильных чешуекрылых, приуроченных к лесным биоценозам материковой части Дальнего Востока России.

Материал и методы. Материал для исследования (погибшие гусеницы, куколки, почва) отобран в очагах размножения непарного шелкопряда в Хабаровском крае и Амурской области. Бактериологическое исследование проводили общепринятыми методами [1, 2, 3]. Для изучения морфологии выделенных микроорганизмов готовили мазки, которые окрашивали фуксином или по Граму и изучали методом световой микроскопии. В дальнейшем исследовали их биохимические свойства. Фенотипические признаки микробных изолятов изучены стандартными методами, идентификация выделенных культур проведена с использованием «Определителя зоопатогенных микроорганизмов» [1] и схемы Barjac и Bonnefoi (1968). Наличие у выделенных бацилл инсектицидной активности изучено в соответствии с методикой ВИЗР [3].

Результаты исследования. Из отобранных образцов выделено 28 культур грамположительных спорообразующих аэробных бактерий, которые характеризовались способностью образовывать δ-эндотоксин в виде белковых кристаллов лимоновидной формы.

Выделенные культуры образуют лецитиназу, слабо гидролизуют крахмал, не обладают протеолитической активностью. Из углеводов усваивают сахарозу, глюкозу, лактозу, мальтозу, галактозу, ксилозу, мочевину и ацетилметилкарбинол образовывали 55 и 45,5 % культур соответственно. Максимальное количество δ-эндотоксина образуется на 7-10 день культивирования. По морфологическим признакам, биохимическим свойствам и способности к образованию кристаллов выделенные бактерии отнесены к виду Bacillus thuringiensis.

Культурально-морфологические особенности выделенных культур: бактерии являются факультативными аэробами, вегетативные клетки – крупные, подвижные грамположительные палочки, споры в спорангии располагаются субтерминально, на противоположном конце спорангия находятся белковые включения эндотоксина. После лизиса спорангия от спор отделяются белковые включения в виде кристаллов лимоновидной формы. На плотной питательной среде культура образует округлые колонии белого цвета, поверхность зернистая, край ворсинчатый. На МПБ растет без помутнения среды, образует тонкую пленку и пристеночное кольцо.

Изучение инсектицидной активности выделенных культур Bacillus thuringiensis проводили на лабораторной популяции большой восковой моли.

В результате проведенных экспериментов установлено, что патогенностью для личинок Galleria melonella в разной степени обладает большинство испытанных культур Bacillus thuringiensis. Наибольшей энтомопатогенной активностью обладают изоляты № 846, 849, 839 и 826, после заражения которыми 100 %-ная гибель гусениц наступила на 3-4-ый день наблюдения (табл. 1). Девять из испытанных культур вызвали 100 %-ную гибель гусениц на 5-7 день после заражения, 7 культур вызвали гибель 90 % личинок на 7 день после заражения.

Таблица 1 — Инсектицидная активность культур B. thuringiensis

Cроки наблюдения, дни	Суммарное количество личинок восковой моли, погибших за 7 дней	Количество культур
		n	%
3 — 4	100	4	14,3
5 — 7	100	9	32,1
7	90	7	25,0
7	50 – 70	3	10,7
7	0	5	17,9

Остальные культуры (10,7 %) обладали слабой инсектицидной активностью в отношении личинок большой восковой моли, суммарная гибель которых за 7 дней составила от 50 до 70 %. При этом в контрольных чашках выживаемость личинок составила 100 %. Среди выделенных культур 17,9 % изолятов не проявили патогенной активности в отношении личинок большой восковой моли in vitro.

Выводы. Выделены культуры B. thuringiensis, характеризующиеся способностью образовывать белковый δ-эндотоксин. Особенностью выделенных изолятов является их способность синтезировать лецитиназу, слабо выраженная протеолитическая активность.

Выделенные изоляты обладают высокой инсектицидной активностью в отношении личинок лабораторной популяции большой восковой моли.

Один из изученных штаммов B. thuringiensis (№ 846) депонирован в «Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения Россельхозакадемии» ГНУ ВНИИСХМ РАСХН (г. Санкт-Петербург) как перспективный для применения в пчеловодстве для защиты медоносных пчел от восковой моли.

Литература:

1. Сидоров М.А., Скородумов Д.И., Федотов В.Б. Определитель зоопатогенных микроорганизмов. М. : Колос, 1995. – 319 с.

2. Полторжицкая Р.С., Бирман Б.Я. Аэробные спорообразующие бактерии рода Bacillus – потенциальные агенты биологической защиты пчел при гнильцах и микозах // Эпизоотология, иммунобиология, фармакология и санитария. – 2006. – № 2. – С. 40–52.

3. Выделение и отбор высоковирулентных культур В. thuringiensis var. Galleriae : метод. рекомендации. Л. : ВИЗР, 1987. – 21 с.