Микроорганизмы в сельском хозяйстве С Е ДРОМАШКО Институт

Микроорганизмы в сельском хозяйстве С. Е. ДРОМАШКО Институт генетики и цитологии НАН Беларуси Беларусь, Минск 220072, ул. Академическая, 27, тел. : +375(17)284 -21 -90, e-mail: S. Dromashko@igc. bas-net. by

Понятие о биотехнологии Существуют несколько трактовок термина биотехнология. Часто под биотехнологией понимается наука, изучающая возможности использования организмов, биологических процессов и систем в производстве, включая превращение различных видов сырья в высококачественные продукты. Ее основой являются генетическая и клеточная инженерия в сочетании с микробиологическим синтезом и широким набором методов биохимии, биоорганической химии и биопроцессорной инженерии. Кроме того, биотехнология трактуется как совокупность промышленных методов, использующих для производства живые организмы и биологические процессы, например в хлебопечении, виноделии, производстве медпрепаратов (эндокринных и т. п. ), биологической очистке сточных вод и т. д. Впервые термин "биотехнология" применил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 г. Однако отдельные элементы биотехнологии появились достаточно давно. Фактически, это были попытки использовать в промышленном производстве отдельные клетки (микроорганизмы) и некоторые ферменты, способствующие протеканию ряда химических процессов.

Понятие о биотехнологии Современную биотехнологическую промышленность иногда разделяют на четыре направления: n «Красная» биотехнология – производство биофармацевтических препаратов (протеинов, ферментов, антител) для человека, а также коррекция генетического кода. n «Зеленая» биотехнология – разработка и внедрение в культуру генетически модифицированных растений. n «Белая» биотехнология – производство биотоплива, ферментов и биоматериалов для различных отраслей промышленности. n «Академическая и правительственная» биотехнология – проведение НИР как стадия, предшествующая промышленному освоению, например, расшифровка генома риса.

Биотехнология вчера, сегодня, завтра… Биологические технологии (биотехнологии) обеспечивают управляемое получение полезных продуктов для различных сфер человеческой деятельности. Эти технологии базируются на использовании каталитического потенциала различных биологических агентов и систем – микроорганизмов, вирусов, растительных и животных клеток и тканей, а также внеклеточных веществ и компонентов клеток. Человек использовал биотехнологию многие тысячи лет: люди занимались пивоварением, пекли хлеб, получали кисломолочные продукты, применяли ферментации для получения лекарственных веществ и переработки отходов. Но только новейшие методы биотехнологии, включая методы генетической инженерии, основанные на работе с рекомбинантными ДНК, привели к «биотехнологическому буму» , свидетелями которого являемся мы в настоящее время. Новейшие технологии генетической инженерии позволяют существенно усовершенствовать традиционные биотехнологические процессы, а также получать принципиально новыми, ранее недоступными способами разнообразные ценные продукты.

Биотехнология вчера, сегодня, завтра… В современной биотехнологии как отрасли промышленности в соответствии со спецификой сфер ее применения целесообразно выделить в качестве самостоятельных ряд разделов следующие: n Промышленная микробиология; n Медицинская биотехнология; n Технологическая биоэнергетика; n Сельскохозяйственная биотехнология; n Биогидрометаллургия; n Инженерная энзимология; n Клеточная и генетическая инженерия; n Экологическая биотехнология. Биотехнология как наука тесно стыкуется с рядом научных дисциплин, осуществляя их практическое применение или же являясь их основным инструментом.

Биотехнология вчера, сегодня, завтра…

Биотехнология вчера, сегодня, завтра… Биотехнологические объекты находятся на разных ступенях организации: а) субклеточные структуры (вирусы, плазмиды, ДНК митохондрий и хлоропластов, ядерная ДНК); б) бактерии и цианобактерии; в) грибы; г) водоросли; д) простейшие; е) культуры клеток растений и животных; ж) растения – низшие (анабена-азолла) и высшие – рясковые.

Биотехнология вчера, сегодня, завтра… Лидерами биотехнологии являются сегодня США и Япония, накопившие многолетний опыт биотехнологий для сельского хозяйства, фармацевтической, пищевой и химической промышленности. Прочное положение в производстве ферментных препаратов, аминокислот, белка, медикаментов занимают страны Западной Европы (ФРГ, Франция, Великобритания), а также Россия. Эти страны характеризуются мощным потенциалом новой техники и технологии, интенсивными фундаментальными и прикладными исследованиями в различных областях биотехнологии.

Биотехнология в Беларуси В Беларуси со времен Советского Союза осталась довольно развитая микробиологическая промышленность, однако многие заводы пришли в упадок за неимением спроса и нуждаются в коренной модернизации. С 2007 г. в стране принята Государственная программа «Биотехнология» , одним из разделов которой является выведение биотехнологической промышленности на современный уровень, обеспечение ее разработками отечественной биотехнологической науки. Сейчас она влилась в новую ГП «Инновационные биотехнологии» на 2010 -2012 гг. и на период до 2015 г.

Национальная академия наук Беларуси Министерство образования Республики Беларусь Концерн «Белбиофарм» Министерство здравоохранения Республики Беларусь Министерство с/х и продовольствия Республики Беларусь ГП «Биотехнология» Центр биологических исследований ГНТП «Промышленные биотехнологии» Совершенствование биологического образования 1. Общее среднее образование 2. Высшее образование 3. Повышение квалификации преподавателей и научных работников ГНТП «Инфекционные заболевания и микробиологические биотехнологии» Модернизация биотехнологического производства 1. БРУП «Гидролизный завод» 2. Пинский РУП «Энзим» 3. РУП «Новополоцкий завод БВК» 4. Производственное подразделение ГНУ «Институт микробиологии НАН Беларуси» ГП «Агропромкомплекс» (биотехнологический раздел) Научный раздел ГП «Биотехнология» – «ДНК технологии» Базовые предприятия внедрения – предприятия Минсельхозпрода, Белбиофарма

Цели и задачи ГП «Биотехнология» Основными целями Программы являются: развитие новых биотехнологий в Республике Беларусь на основе достижений современной биологической науки, модернизация микробиологической промышленности с использованием биотехнологических разработок для выпуска конкурентоспособной, импортозамещающей и экспортноориентированной продукции и ее применения в сельском и лесном хозяйстве, здравоохранении и охране окружающей среды; повышение качества общего среднего и высшего биологического образования, создание Научно-практического центра биологических исследований.

Цели и задачи ГП «Биотехнология» В области биологической науки: расширение исследований в области геномики и протеомики человека, животных, растений и микроорганизмов; координация биологических исследований в Республике Беларусь, укрепление научных связей между научными организациями, высшими учебными заведениями и предприятиями с целью концентрации кадровых и финансовых ресурсов на приоритетных направлениях; разработка и промышленных, медицинских внедрение в практику сельскохозяйственных и биотехнологий; создание научно-практического биологических исследований. центра

Цели и задачи ГПобразования: «Биотехнология» В области биологического подготовка и издание учебников и учебных пособий по биологии и современным биологическим дисциплинам для общеобразовательных учреждений и ВУЗов; усиление практической подготовки в области биологии в системе общего среднего образования; создание системы повышения квалификации школьных учителей-биологов, а также специалистов-биологов, работающих в научных организациях; укрепление материальной базы кабинетов биологии в общеобразовательных учреждениях, факультетов и кафедр биологического профиля ведущих ВУЗов страны; усиление взаимосвязи между биологическими научными организациями НАН Беларуси, ВУЗами и общеобразовательными учреждениями; совершенствование подготовки кадров высшей квалификации в научно-исследовательских учреждениях и ВУЗах, в том числе, путем целевой аспирантуры и

Цели и задачи ГП «Биотехнология» В области промышленности: биологической осуществление технического переоснащения микробиологических производств на основе достижений и предложений отечественной науки.

Цель ГП «Инновационные биотехнологии» Основной целью Государственной программы «Инновационные биотехнологии» на 2010 -2012 годы и на период до 2015 года является создание в Республике Беларусь биотехнологического сектора экономики, соответствующего современному мировому уровню, а также его правовое, научное и кадровое обеспечение.

Государственная программа предусматривает решение следующих основных задач: Задачи ГП «Инновационные — совершенствование нормативной правовой базы биотехнологии» Республики Беларусь в области биотехнологий и ее приведение в соответствие с современными мировыми тенденциями для обеспечения темпов роста биотехнологического сектора экономики страны и его устойчивого развития; — совершенствование системы сельскохозяйственного растениеводства и животноводства на основе инновационных биотехнологий; создание и внедрение новых биотехнологий, повышающих качество продукции пищевой промышленности, обеспечение ее импортозамещения и конкурентоспособности на внешних рынках сбыта; — разработку биотехнологий эффективного получения биотоплива и других нетрадиционных источников энергии и их внедрение в практику; — разработку системы эффективных мер и средств диагностики, лечения и профилактики заболеваний человека на основе биотехнологических препаратов отечественного производства; — повышение эффективности фармацевтической промышленности; модернизацию существующих и создание новых производств

Структура ГП «Инновационные биотехнологии» Государственная программа включает подпрограммы: — «Нормативная правовая база» ; — «Подготовка кадров в области биотехнологий» ; — «Сельскохозяйственная биотехнология (растениевод-ство)» ; — «Сельскохозяйственная биотехнология (животновод-ство)» ; — «Биотехнология в пищевой промышленности» ; — «Биоэнергетика (энергоресурсы)» ; — «Медицинская биотехнология» ; — «Фармацевтическая промышленность» ; — «Биотехнологическое оборудование» .

Ожидаемые результаты ГП В результате реализации Государственной программы к 2015 «Инновационные биотехнологии» году будет создан биотехнологический сектор экономики на базе отечественных технологий. Это позволит полностью удовлетворить потребности внутреннего рынка, а в дальнейшем развивать экспорт топливных гранул из биомассы (95 процентов отечественного рынка составляет импорт), бактериальных концентратов для молочной промышленности, препаратов из плазмы крови, пробиотических препаратов и абсорбентов, стрептокиназы, которые в настоящее время полностью импортируются, а также обеспечить импортозамещение до 80 процентов внутреннего рынка биопестицидов (полностью импортируются), 85 процентов ветеринарных препаратов (80 процентов отечественного рынка составляет импортная продукция), 25 процентов трансплантатов костного мозга (полностью импортируются). Планируется создать производства по выпуску биодизельного топлива с выходом на 8 процентов отечественного рынка дизельного топлива (в настоящее время практически отсутствует), биобензина с выходом на 12 процентов отечественного рынка бензина (в настоящее время отсутствует). К 2015 году ежегодный объем производства инновационной биотехнологической продукции составит свыше 210 млн. долларов США, импортозамещение

Биотехнология в Беларуси Государственное научное учреждение Институт микробиологии Национальной академии наук Беларуси Адрес: 220141, ул. Купревича, 2, Минск, Республика Беларусь Факс: +(375) 17 267 -47 -66 E-mail: microbio@mbio. bas-net. by Институт специализируется на изучении физиологобиохимических и генетических основ использования микроорганизмов в биотехнологических процессах, а также разработке биотехнологий для промышленности, сельского хозяйства, медицины и охраны окружающей среды.

Биотехнология в Беларуси БИОЦЕНТР На базе института реализован проект современного опытнопромышленного биотехнологического производства. Он обеспечит возможность реализации оригинальных технологий глубинного культивирования микроорганизмов-продуцентов и создания конкурентноспособных товарных форм биопрепаратов различного назначения - биоконсервантов, ферментных и пробиотических препаратов, биоудобрений, биологических средств защиты растений, кормовых и пищевых добавок, субстанций для лекарственных и диагностических препаратов.

Биотехнология в Беларуси Проектная мощность опытно-промышленного производства в пересчете на жидкие препараты - около 30 т в год. С учетом того, что значительная часть выпущенной продукции будет использована в качестве посевного материала в промышленном производстве, фактические объемы выпуска биопрепаратов в республике составят около 1000 т. Это позволит снизить импортозависимость по жизненно важным биотехнологическим продуктам и негативные последствия экологических проблем. Так, будет обеспечена 100% потребность республики в ферментном препарате Глюкозооксидаза, используемом в качестве основы биосенсоров Глюкосен для экспресс-анализа глюкозы в крови больных сахарным диабетом; в биоконсерванте Лаксил для силосования растительного сырья; в кисломолочной кормовой добавке ДКМ, пробиотических препаратах Билавет и Бацинил; будет расширено производство биопестицидов и биоудобрений, что заложит надежный фундамент экологизации сельского хозяйства, как необходимого условия вхождения республики в ВТО.

Государственные программы по биотехнологии в Беларуси (2006 -2010 гг. ) Государственная комплексная целевая научно-техническая программа (ГКЦНТП) «Биологические технологии и биобезопасность» ГППИ «Новые биотехнологии» ГНТП «Промышленная биотехнология» ГКПНИ «Биологическая инженерия и биобезопасность» ГНТП «Инфекционные заболевания и микробиологические биотехнологии» в о кт т ас ч ГП «Инновационные биотехнологии» (с 2010 г. ) ь е ро п ь ст в то ек о пр ча «ДНК-технологии для сельского хозяйства и здравоохранения»

Взаимодействие микроорганизмов и растений Симбиоз у бобовых. Мы многое не умеем или не можем делать в одиночку; один из примеров сотрудничества в природе – это симбиоз между растениями и микроорганизмами. Растения, лишенные возможности пользоваться услугами микроорганизмов, с которыми они прошли долгий и сложный путь эволюции, часто оказываются весьма беспомощными в этом мире. одна из наиболее важных потребностей растений – потребность в азоте. На корнях бобовых растений легко различить образования самой разной формы – клубеньки. на срезе они имеют ярко-красный цвет благодаря ферменту леггемоглобину, который, так же как и его ближайший родственник – гемоглобин крови, регулирует поступление кислорода и защищает от разрушающего воздействия нитрогеназу – один из наиболее сложных природных ферментов. Он переводит недоступный живым существам атмосферный газообразный азот в доступную, “съедобную” форму иона аммония NН 4+. Некоторые бактерии могут заниматься этой деятельностью в одиночку, обеспечивая азотом только себя, другие же научились снабжать таким съедобным азотом растениям. А растение, в благодарность за такой дефицитный и незаменимый азот, предлагает микроорганизмам «пищу и кров» . Пример бобовых показывает как выигрывает тот, кто способен на конструктивное сотрудничество. Однако и другие эукариоты без минерального азота обойтись не могут. Поэтому во всех программах по генетической инженерии задача создания небобового растения, способного фиксировать азот, стояла в числе приоритетных.

Взаимодействие микроорганизмов и растений молекулярно. Однако без знания генетических механизмов невозможно ни регулировать симбиотические, ни создать принципиально новые взаимоотношения. Поэтому необходимо разобраться, какие гены растений задействованы в этом процессе. До встречи и у бактерий, и у растений гены, определяющие взаимодействие, молчат – оба потенциальных партнера могут питаться минеральным азотом и выжить друг без друга. Но когда они встречаются, в почве происходит молекулярный диалог, механизм которого прояснился лишь совсем недавно. Растения сигнализируют о возможности вступить в симбиоз с помощью специальных молекул – флавоноидов, специфических для каждого растения. Флавоноиды привлекают клубеньковых бактерий, которые воспринимают эту химическую информацию с помощью специального белка нод. Д, синтез которого кодируется специальным геном. Белок, расположенный на мембане бактерий, воспринимает только конкретный флавоноид (по принципу “ключ– замок”), а приняв сигнал, дает команду на запуск работы генов, которые ответственны за взаимодействие с растением.

Взаимодействие микроорганизмов и растений Ошибка при идентификации партнера быстро приведет к перерасходу энергии и гибели клеток, поэтому бактерия придирчиво отбирает союзника. Зато отобрав его, она действует наверняка. Было показано, что гены бактерий, заставляющие растение создавать клубенек, делают это путем синтеза одного из наиболее эффективных стимуляторов деления клеток – нодфактора (олигосахарида), который в растениях служит сигналом к делению клеток корня и формированию тканей клубенька. Знание механизма обмена сигналами позволяет регулировать взаимоотношения растения и бактерий. На практике удалось значительно повысить интенсивность азотфиксации в клубеньках, если до этого бактерии были обработаны сигнальным соединением. Увеличение нитрогеназной активности предварительной обработке штаммов флавоноидоминдуктором и без такой обработки. После обработки интенсивность азотфиксации возрастает, что, вероятно, является следствием более успешной конкуренции бактерий.

Взаимодействие микроорганизмов и растений Технология фитостимуляции состоит в Фитостимуляция. применении растений для стимуляции биодеградации поллютантов микробами в ризосфере. Такая стимуляция биодеградации осуществляется за счёт секреции растениями органических веществ, используемых ризосферными микроорганизмами в качестве источника энергии и углерода, а также различных вторичных метаболитов, активирующих гены, ответственные за синтез деградирующих ферментов. Для фитостимуляции микробовдеструкторов корневой зоны применяются растения обладающие обширной плотной корневой системы и секретируюшие специфические вещества, способствующие росту микробов. В частности используются различные травы (например, овсянница Festuca sp. , плевел Lolium sp. ) из-за их обширной и плотной корневой системы и шелковица (тутовое дерево) из-за секреции фенольных соединений - индукторов генов микроорганизмов вовлечённых в разрушение циклических углеводородов. Фитостимуляция применяется для очистки от гидрофобных органических поллютантов (ПХБ, углеводороды нефтепродуктов), которые не могут быть поглощены растениями, но могут быть деградированы микробами.

Фитопатогенные микроорганизмы Выделяют три основных типа заболеваний у растений: грибковые, бактериальные и вирусные. Бывает, что растение болеет из-за неблагоприятных условий окружающей среды и ошибок при культивации. Такие отклонения в развитии известны как физиологические. Все эти нарушения характеризуются четкими признаками, и для лечения каждого требуются определенные меры.

Фитопатогенные микроорганизмы Грибковые заболевания. Грибковых заболеваний множество, и многие широко распространены, например, мучнистая роса и ржавчина. Гифы — тончайшие нитевидные выросты — проникают повсюду, поражают стебель, листья, побеги зараженного грибком растения. Болезнь передается от одного растения к другому микроскопическими спорами, которые развиваются на поверхности растения, иногда проникая внутрь через порезы и трещины. По мере прорастания спор гифы быстро захватывают растение. Некоторые грибковые заболевания опасны для широкого спектра растений, другие же поражают лишь один или немногие виды. n Серая плесень — грибок, опасный для всех растений. Споры распространяются очень легко.

n Фитопатогенные микроорганизмы Бактериальные заболевания. Болезнетворные бактерии — это микроскопические одноклеточные организмы. Они развиваются внутри растения, причиняя ему вред. Эти болезни труднее контролировать, чем грибковые. Воротами бактериальных инфекций могут служить раны, прививочные надрезы, естественные трещины на стеблях и повреждения листьев. Бактериям необходима влага, поэтому они более опасны в сырую погоду, особенно когда тепло. Примеры бактериальных инфекций: парша гладиолусов и галлы на листьях — заболевание, поражающее многие растения, от гладиолусов до ежевики, вызывая наросты, похожие на бородавки. Ожог бактериальный поражает деревья и кустарники сем. розоцветных. Атаке подверглись листья рябины.

Фитопатогенные микроорганизмы Вирусные инфекции. Вирусы — это настолько мелкие организмы, что разглядеть их можно только в электронный микроскоп. Поэтому в данном случае мы видим не возбудителей болезни, а результаты их деятельности. Вирусы часто попадают в сок растений с помощью переносчиков — насекомых, ранее побывавших на больном растении. Такие виды работы как, например, пасынкование томатов могут увеличить вероятность заболевания, открывая сочащиеся надрезы доступными для насекомых. Если растение заражено, устранить вирус уже не удастся. Не пользуйтесь материалом зараженных растений для размножения. Тля является основным переносчиком вирусных инфекций, поэтому очень важно регулярно обрабатывать растения инсектицидом. Вирусы редко убивают растения, ведь в этом случае сами вирусы остались бы без хозяина. Однако пораженные ими растения теряют жизненную силу, становятся хилыми и ослабленными. n Вирусные заболевания переносятся мелкими насекомыми, такими, как зеленая тля.

Фитопатогенные микроорганизмы В настоящее время известно свыше 300 видов бактерий, которые вызывают заболевания различных растений – бактериозы (псевдомонады, спорообразующие и неспороносные бактерии, микобактерии и др. ). Для изучения и выяснения механизма взаимодействия растения и паразитирующих в нем бактерий используют новейшие методы исследования: биохимические, физиологические, микробиологические, генетические, а также метод культуры изолированных тканей растений. Особенно плодотворно применение этого метода в исследованиях, посвященных роли бактерий в возникновении растительных опухолей. При изучении опухолей корневого рака, вызываемого Ps. tumefaciens, получен автономный рост тканей метастазных (вторичных) опухолей без участия бактерий. Была установлена аналогия между животными и растительными опухолями. Метод культуры тканей также был использован рядом авторов для изучения биологии паразитов (как облигатных, так и факультативных), развивающихся в изолированных растущих тканях растения-хозяина.

Фитопатогенные микроорганизмы Бактериальные болезни растений наносят огромный экономический ущерб, поражая ценные породы плодовых, эфирномасличных, технических и овощных растений. Есть бактериозы, которые поражают растения на огромных площадях, например «ожог» семечковых и плодовых культур, бактериальное увядание кукурузы. Черный бактериоз пшеницы вызывает потерю урожая на 15— 60%, а гоммоз хлопчатника при сильном поражении снижает урожай до 60%. От бактериального рака томатов при раннем заражении может погибнуть 70— 96% урожая плодов. Фитопатогенные бактерии наносят большой вред ценным лесным породам (дуб, бук, сосна и др. ). Своевременное обнаружение и изучение бактериозов предупреждает распространение и вредоносность заболевания.

Фитопатогенные микроорганизмы В последние годы получены интересные данные о метаболитах фитопатогенных бактерий. Установлено, что физиологически активные вещества синтезируются опухолеобраэующими и фитопатогенными бактериями, например Ps. tumefaciens, Ps. beticola, Ps. fasciens. Продуцируемые ими метаболиты являются гиббереллиноподобными и ауксиноподобными веществами. Биологическое испытание их на растениях (виноград) показало, что эти соединения оказывают стимулирующее действие на рост и развитие растений. http: //plant. geoman. ru/books/item/f 00/s 00/z 0000000/st 014. shtml

Фитопатогенные микроорганизмы Некоторые типичные заболевания Название Описание Меры Американская мучнистая роса крыжовника Атакует листья, побеги и ягоды крыжовника, образуя мучнистобелый налет, который со временем становится бледнокоричневым. Если болезнь запущена, кусты могут в конце концов погибнуть. Черная смородина также может пострадать, но в более поздний сезон. Опрыскивать тиофанат-метилом весной, затем повторять процедуру каждые две недели. Хорошая циркуляция воздуха вокруг кустов снижает риск. Не перекармливайте растения азотом, так как это снижает их сопротивляемость. Рак яблонь Поражает яблоки и груши, проникая в плоды, поврежденные вредителями. Вокруг повреждений образуются небольшие вмятины, похожие по форме на устричные раковины, распространяясь и расходясь кругами. Молодые побеги погибают. Срежьте и сожгите поврежденные ростки и ветки. Большие ранки после обрезки обработайте краской с фунгицидом. Регулярная обработка против насекомых помешает им наносить повреждения, через которые проникает инфекция. Мучнистая роса яблонь Образует белесый мучнистый налет на листьях и побегах яблонь, персиковых деревьев, мушмулы и айвы. Пипиншафран - особенно подверженный этому заболеванию сорт яблок. Удалите и сожгите сильно поврежденные ветви, опрыскайте беномилом и тиофанат-метилом на стадии розовых бутонов поздней весной, повторяя опрыскивание через каждые 10 -14 дней до середины лета. Яблочная парша Поражает яблони и плоды других членов рода Malus. Образует матовые, зелено-черные пятна и трещины на листьях и плодах. Грибок зимует на опавшей листве, поэтому ее необходимо собирать и сжигать. Опрыскайте деревья беномилом или триофанат-метилом. Бактериальный рак Поражает сливы, персики, вишни и декоративные деревья рода Prunus, особенно молодые. Образуются наросты, и побеги медленно погибают. Возбудитель проникает в ветви через механические повреждения, поэтому проводите обрезку этих деревьев только летом, при восходящем движении сока. Сучки обработайте краской с антибактериальными добавками. Черная ножка Поражает в основном черенки, особенно у пеларгоний, при этом основания стеблей становятся мягкими и чернеют. Инфекция процветает в сыром, холодном, уплотненном горшечном грунте с недостаточным количеством воздуха. Удалите и уничтожьте серьезно пострадавшие черенки, а те, которые слегка затронуты, можно спасти, срезав почерневшие места и пересадив их в чистый грунт. Черная пятнистость Обычно встречается у роз, чаще всего на молодых листьях весной, развивается из перезимовавших спор. Постепенно черные пятна разрастаются и соединяются. Пораженные листья преждевременно опадают. Удалите и сожгите больные листья и ветки после обрезки. Сразу же после обрезки обработайте кусты тиофанат-метилом и повторяйте обработку каждые две-три недели до позднего лета. Бурая гниль Поражает поврежденные насекомыми плоды, образует концентрические круги, в центре которых развивающиеся споры. Плоды, поврежденные при сборе урожая, часто также начинают гнить. Регулярно опрыскивайте деревья и будьте аккуратнее при сборе плодов. Проверяйте убранные на хранение фрукты, выбрасывая загнивающие.

Фитопатогенные микроорганизмы Название Описание Меры Увядание клематисов Вызывает увядание и отмирание клематисов, особенно у крупноцветных гибридных сортов Clematis x jackmanii. Растения внезапно вянут, но редко погибают совсем. Свежие побеги развиваются под пораженными участками или вырастают из-под земли. Срежьте пострадавшие побеги. Весной опрыскайте бордосской жидкостью. Полегание Часто поражает рассаду в парниках. Слишком густо посаженная рассада в очень сыром, нестерилизованном и плотном горшечном грунте быстро слабеет и погибает. Повышенная температура способствует развитию заболевания. Следует простерилизовать грунт. Промойте ящики и лотки перед посевом семян. Ожог бактериальный Поражает яблони, груши, декоративные деревья и кустарники (такие, как кизильник, боярышник). Поражает побеги с плодами, листья засыхают, становятся бурыми, затем чернеют. Срежьте зараженные ветви на 90 см ниже пораженных мест и сожгите их. Серая гниль Инфекция проникает в растения через ранки и порезы. Появляются пушистые серые разрастания, образованные спорами. Они быстро распространяются в сырую погоду, покрывая листья, лепестки цветов и плоды. Удалите и сожгите больные растения. Старайтесь избегать избыточного полива и обеспечивать вентиляцию в парниках. Стерилизуйте горшечный грунт и контейнеры; проводите опрыскивания беномилом и тиофанат-метилом. Курчавость листьев персика Главным образом поражает персиковые деревья, но встречается на абрикосах, миндале, нектаринах и декоративных сортах вишни. Ранней весной молодые листья становятся малиновыми, истончаются, съеживаются и скручиваются. Они покрываются белым пушком и вскоре опадают. Соберите и сожгите все опавшие листья. Весной дважды опрыскайте деревья бордосской жидкостью с интервалом в две недели. Когда листья начнут опадать, повторите обработку. Мучнистая роса роз Поражает розы в сырую погоду и тогда, когда дни теплые, а ночи холодные. Появляются мелкие белые или серые пятна, они разрастаются, образуя серый пух, похожий на войлок. Концы побегов отмирают, бутоны не распускаются. Не сажайте кусты роз на близком расстоянии - им нужна хорошая циркуляция воздуха. Как следует опрыскайте пораженные листья фунгицидом на основе меди или смесью бупиримата и трифорина. Ржавчина Это заболевание очень многообразно и варьируется в зависимости от жизненных форм и условий жизни поражаемых растений. Мелкие коричневые и черные пятнышки развиваются в выпуклые подушечки неправильной формы. Растения теряют внешнюю привлекательность, рост замедляется. Болезнь трудно предотвратить. Сожгите наиболее сильно пострадавшие растения, понизьте влажность и обеспечьте вентиляцию. Ржавчина легче поражает мягкие стебли и листья. Опрыскивайте манкозебом или пропиконазолом, розы обработайте миклобутанилом. Ожог тюльпанов Опасный период - сырая холодная погода ранней весной. Болезнь проявляется в деформации побегов и листьев. Возникают и быстро разрастаются мелкие серые вмятины неправильной формы. Споры грибка живут в почве несколько лет. Осторожно удалите заболевшие растения и немедленно сожгите. Весной, когда ростки достигнут 5 см, опрыскайте беномилом. Повторяйте обработку каждые 10 дней до начала цветения.

Применение микроорганизмов и микробных биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений Биологическая защита - это использование живых организмов или продуктов их жизнедеятельности для предотвращения или уменьшения ущерба, наносимого сельскому хозяйству. В природе, в естественных экосистемах, нет ни "вредителей", ни "сорняков". Даже в агроценозах общее число полезных видов в десятки и сотни раз выше числа видов-"вредителей". Задача состоит в том, чтобы не подавлять численность естественных видов-регуляторов, а поддерживать ее, вплоть до специального насыщения агроценозов желательными видами. К достоинствам биологических методов относятся экологическая чистота, низкая энергоемкость и относительная дешевизна.

микроорганизмов и микробных биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных Прежде Биологические методы защиты разнообразны. всего растений речь идет о разведении и выпуске в агроценозы видов, которые могли бы непосредственно снижать численность нежелательных в условиях сельскохозяйственного ландшафта видов. Сюда относятся божья коровка, жужелицы, мухи-журчалки, златоглазки, трихограммы, муравьи и многие другие насекомые хищники и паразиты. Широк набор видов естественных регуляторов численности насекомых, клещей, "сорняков". Он включает вирусы, бактерии, токсичные растения, грибы, простейшие, гельминты, а также многие виды беспозвоночных и позвоночных. Учитывая значительную пестроту природных условий, ясно, что в каждом регионе должны быть свои биорегуляторы. Это исключает разработку какого-то одного, универсального, микробного инсектицида.

микроорганизмов и микробных биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений

Применение микроорганизмов и микробных биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений Важным направлением развития биологического метода защиты растений является создание микробиологических (в том числе вирусных и бактериальных) препаратов, поражающих тот или иной вид, наносящий ущерб сельскому хозяйству. Внедрения микробиологических препаратов открывает широкие перспективы защиты урожая. Известно более 1000 микроорганизмов - потенциальных агентов биологической защиты, в том числе около 100 бактерий, патогенных для насекомых. В мире в 1986 г. производство микробиопрепаратов составило 5% общего объема средств защиты растений; предполагалось, что к 2000 г. оно могло бы составить 50%. В сдерживании распространения этих видов решающую роль играет агрессивная политика химических компаний - производителей пестицидов.

Применение микроорганизмов и микробных биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений В США в 1981 г. применение микробиопрепаратов составило до 5% от общих поставок пестицидов, в 1990 г. - до 10%. В конце 1980 -х гг. в США было разрешено применение 16 микроорганизмов в качестве биоинсектицидов и 2 в качестве биогербицидов. Основой для нескольких десятков коммерческих биопрепаратов являются 16 "микробных" пестицидов (для сравнения: в США в это же время было разрешено применять 45 тыс. коммерческих препаратов "химических" пестицидов).

Применение микроорганизмов и микробных биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений В бывшем СССР было разрешено к применению 5 бактериальных и других препаратов. В их числе: биотоксибациллин - бактериальный инсектицид, созданный на основе серотипа бактерии Bacillus thuringiensis; содержит споры, кристаллы эндотоксина и экзотоксина; был рекомендован в СССР против многих "вредителей"; бактероденцид - бактериальный препарат, содержащий в качестве действующего начала возбудителей тифа грызунов; используетcя для борьбы с мышевидными грызунами; боверин - биологический инсектицид, созданный на основе гриба Beauverine bassiana. Про вирусные энтомопатогенные препараты можно прочитать на сайте: http: //www. biotechnolog. ru/prombt 9_3. htm

Применение микроорганизмов и микробных биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных Наметился определенный переход международных и национальных растений программ по борьбе с возбудителями и распространителями особо опасных инфекций (филяриоз, онхоциркоз и др. , а также с москитами) в направлении использования микробных инсектицидов на основе Bacillus thuringiensis и B. sphericus. При этом ведутся перспективные исследования в области разработки препаратов не разового действия, а таких, которые были бы способны размножаться в погибших насекомых и таким образом самовоспроизводиться в местах выплода с объектами борьбы. По существу, это направление работ близко подходит к сознательному конструированию экосистем, регулирующих вредоносность входящих в их состав видов. Препараты на основе Bacillus thuringiensis действуют на ранней стадии различных чешуекрылых, например на белянок, яблоневую моль, различные пяденицы, коконопряда-колечника, дубовую листовертку, гусениц совок. Среди других работ необходимо указать создание группы вирусных препаратов вирин на основе бакуловирусов, возбудителей ядерного полиэдроза и гранулеза американской белой бабочки, яблонной плодожорки, кольчатого шелкопряда.

Микробные землеудобрительные биопрепараты и их использование в сельском Бактериальные удобрения на основе клубеньковых хозяйстве бактерий, нитрагин и ризоторфин. Микрофлора почвы оказывает непосредственное влияние на её плодородие и, как следствие, на урожайность растений. Почвенные микроорганизмы в процессе роста и развития улучшают структуру почвы, накапливают в ней питательные вещества, минерализуют различные органические соединения, превращая их в легко усвояемые растением компоненты питания. Для стимуляции этих процессов применяют различные бактериальные удобрения, обогащающие ризосферу растений полезными микроорганизмами. Микроорганизмы, используемые для производства бактериальных препаратов, способствуют снабжению растений не только элементами минерального питания, но и физиологически активными веществами (фитогормонами, витаминами и др. ). В настоящее время выпускают такие бактериальные удобрения, как нитрагин, ризоторфин, азотобактерин, фосфобактерин, экстрасол.

Микробные землеудобрительные биопрепараты и их использование в сельском Российская промышленность выпускает два вида хозяйстве нитрагина: почвенный и сухой. Впервые культура клубеньковых бактерий на почвенном субстрате была приготовлена в 1911 году на бактериально-агрономической станции в Москве. В настоящее время его производство имеет ограниченное значение, так как технология довольно сложна и трудоёмка при выполнении отдельных операций. Более перспективна технология производства сухого нитрагина. Сухой нитрагин - порошок светло-серого цвета, содержащий в 1 г не менее 9 млрд. жизнеспособных бактерий в смеси с наполнителем. Влажность не превышает 5 -7%. Препарат клубеньковых бактерий может выпускаться и в виде ризоторфина. Впервые торфяной препарат клубеньковых бактерий был приготовлен в 30 -х годах, но технология была создана в 1973 -77 гг.

Микробные землеудобрительные биопрепараты и их использование в сельском хозяйстве Производство азотобактерина. Азотобактерин - бактериальное удобрение, содержащее свободноживущий почвенный микроорганизм Azotobacter chroococcum, способный фиксировать до 20 мг атмосферного азота на 1 г использованного сахара. Внесенные в качестве удобрения в почву бактерии также выделяют биологически активные вещества (никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотин, гетероауксин, гиббереллин и др. ). Эти вещества стимулируют рост растений. Кроме того, продуцируемые Azotobacter фунгицидные вещества из группы анисомицина угнетают развитие некоторых нежелательных микроскопических грибов в ризосфере растения.

Микробные землеудобрительные биопрепараты и их использование в сельском хозяйстве Все виды Azotobacter строгие аэробы. Чувствительны к содержанию в среде фосфора и развиваются лишь при высоком его содержании в питательной среде. Азотфиксирующая способность культуры подавляется аммиаком (вообще содержание в среде связанного азота угнетает азотфиксацию). Стимулируют процесс фиксации азота соединения молибдена. Поэтому использовать азотобактерин рекомендуется только на почвах, содержащих фосфор и микроэлементы. Азотобактерин применяют для бактеризации семян, рассады, компостов. При этом урожайность увеличивается на 10 -15%.

Микробные землеудобрительные биопрепараты и их использование в сельском хозяйстве В нашей стране удобрение на основе азотобактера разрабатывал и использовал д. б. н. Н. А. Троицкий (лаборатория генетики микроорганизмов Института генетики и цитологии АН БССР) в конце 1980 -1990 -х гг.

Микробные землеудобрительные биопрепараты и их использование в сельском хозяйстве Бактериальное удобрение фосфобактерин. Фосфобактерин - бактериальное удобрение, содержащее споры микроорганизма Bacillus megaterium var. phosphaticum. Представляет собой порошок светлосерого или желтоватого цвета. Бактерии обладают способностью превращать сложные фосфорорганические соединения (нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды и т. д. ) и трудноусвояемые минеральные фосфаты в доступную для растений форму. Кроме этого бактерии вырабатывают биологически активные вещества (тиамин, пиридоксин, биотин, пантотеновую и никотиновую кислоты и др. ), стимулирующие рост растения. Фосфобактерин относится к числу препаратов со стимулирующим эффектом.

Микробные землеудобрительные биопрепараты и их использование в сельском хозяйстве Bacillus megaterium var. phosphaticum представляют собой мелкие, грамположительные аэробные спорообразующие палочки размером 2, 6 мкм. Клетки содержат значительное количество соединений фосфора. В ранней стадии развития это подвижные одиночные палочки, при старении образуют эндоспоры, локализующиеся в одном из концов клетки. В силу вышеизложенного технология выращивания сводится к получению спор. Фосфобактерин рекомендуют применять на черноземных почвах, которые содержат наиболее значительное количество фосфороорганических соединений. Необходим для повышения урожайности зерновых, картофеля, сахарной свеклы и др. сельскохозяйственных растений.

Кормовые антибиотики, антибиотики против фитопатогенов, биостимуляторы, пищевые консерванты Антибиотики применяют в нескольких целях: u для борьбы с болезнями животных; u для борьбы с болезнями растений; u как стимуляторы роста животных; u при консервировании продуктов. Современное определение термина "антибиотик" принадлежит М. М. Шемякину и А. С. Хохлову (1961), которые предложили считать антибиотическими веществами все продукты обмена любых организмов, способные избирательно убивать или подавлять рост и развитие микроорганизмов. Полная химическая структура установлена только для трети антибиотиков, а может быть получена химическим путем лишь половина из них. Синтез микроорганизмами антибиотиков - одна из форм проявления антагонизма, связан с определенным характером обмена веществ, возникшим и закрепленным в ходе эволюции. Воздействуя на постороннюю микробную клетку, антибиотик вызывает нарушения в её развитии.

Кормовые антибиотики, антибиотики против фитопатогенов, биостимуляторы, пищевые консерванты В течение многих лет антибиотики используют как стимуляторы роста сельскохозяйственных животных и птицы, как средства борьбы с заболеваниями растений и посторонней микрофлорой в ряде бродильных производств, как консерванты пищевых продуктов. Механизм стимулирующего действия антибиотиков также не до конца выяснен. Предполагают, что стимулирующий эффект низких концентраций антибиотиков на организм животного связан с двумя факторами: n воздействие на микрофлору кишечника, n непосредственное влияние на организм животного.

Кормовые антибиотики, антибиотики против фитопатогенов, биостимуляторы, пищевые консерванты В первом случае антибиотики снижают число вредных и увеличивают количество полезных для организма микроорганизмов. Во втором случае - снижают р. Н содержимого кишечника, уменьшают поверхностное натяжение клеток организма, что способствует ускорению их деления. Кроме того, антибиотики увеличивают количество ростовых гормонов, приспособляемость организма к неблагоприятным условиям и т. д. Кормовые антибиотики применяют в виде неочищенных препаратов, представляющих собой высушенную массу продуцента, содержащую помимо антибиотика аминокислоты, ферменты, витамина группы В и другие биологически активные вещества.

Кормовые антибиотики, антибиотики против фитопатогенов, биостимуляторы, пищевые консерванты Все производимые кормовые антибиотики: n не используются в терапевтических целях и не вызывают перекрестной резистентности бактерий к антибиотикам, применяемым в медицине; n практически не всасываются в кровь из пищеварительного тракта; n не меняют своей структуры в организме; n не обладают антигенной природой, способствующей возникновению аллергии. В настоящее время выпускаются несколько видов кормовых антибиотиков: препараты на основе хлортетрациклина (биовит, кормовой биомицин), бацитрацин, гризин, гигромицин Б и др. Из этих препаратов только бацитрацин представляет собой высушенную культуральную жидкость, полученную в результате глубинного выращивания Bacilus licheniformis. Остальные антибиотики являются продуктами жизнедеятельности разных видов Actinomyces.

Кормовые антибиотики, антибиотики против фитопатогенов, биостимуляторы, пищевые консерванты Антибиотики используют и как средство борьбы с различными фитопатогенами. Воздействие антибиотика сводится к замедлению роста и гибели фитопатогенных микроорганизмов, содержащихся в семенах и вегетативных органах растений. К таким антибиотикам относятся фитобактериомицин, трихотецин, полимицин. Применение антибиотиков в пищевой промышленности позволяет снизить длительность термообработки продуктов питания при их консервировании. Используемые антибиотики воздействуют на клостридиальные и термофильные бактерии, устойчивые к нагреванию. Наиболее эффективным признан низин, который практически не токсичен для человека и позволяет вдвое снизить время термообработки.

Микроорганизмыфитостимуляторы ГП «Биотехнология» Задание «Разработать и внедрить высокоэффективный полифункциональный препарат на основе генетически измененных ризосферных бактерий для защиты сельскохозяйственных культур от болезней различной этиологии и стимуляции их роста» (2007 -2011 гг. ) К. б. н. Д. П. Бажанов, Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, лаб. генетики микроорганизмов Д. б. н. Н. П. Максимова, БГУ, кафедра генетики Внедрение - Новополоцкий завод БВК (2012 -2014 гг. )

Использование микроорганизмов в животноводстве В настоящее время микроорганизмы в животноводстве используются в качестве биологических регуляторов метаболических процессов и как безопасная альтернатива низким дозам антибиотиков для предотвращения и лечения желудочно-кишечных расстройств у сельскохозяйственных животных (пробиотиков, эубиотиков, пребиотиков, симбиотиков, ферментных препаратов и витаминов). Пробиотики – средства, восстанавливающие микробиоценозы. Согласно определению ВОЗ/FAO, пробиотики — это живые микроорганизмы, применённые в адекватных количествах, оказывающие оздоровительный эффект на организм человека (и животных). Эубиотики – это бактерийные препараты, действующим началом которых являются живые лиофильно высушенные культуры микроорганизмов. Пребиотики – это вещества, активизирующие рост нормальной кишечной микрофлоры. Симбиотики представляют собой сочетание про- и пребиотиков, что потенциально улучшает выживаемость и приживаемость в кишечнике пробитиков.

Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси Пробиотик ЛАКТАН для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний К. б. н. O. В. Kвитко, к. б. н. И. И. Конева Teл. : +375(17)2842190 Фaкс: +375(17)2841917 E-mail: O. Kvitko@igc. bas-net. by, I. Koneva@igc. bas-net. vy В Институте генетики и цитологии НАН Беларуси на основе коллекционного штамма Lactobacillus acidophilus разработан бактериальный препарат Лактан нормализует ценоз кишечника при дисбактериозах, обладает выраженной антидиарейной активностью, улучшает обменные процессы, повышает сопротивляемость организма к внешним факторам, оказывает антитоксическое действие при использовании после лечения антибиотиками и сульфаниламидными препаратами. Выпаивание препарата поросятам и телятам в первые дни жизни уменьшает падеж животных, причем повышаются среднесуточные приросты массы. Эффективный препарат, повышающий продуктивность у сельскохозяйственных и домашних животных. Доклиническая экспертиза в Медицинском радиологическом научном центре Российской академии медицинских наук (г. Обнинск) подтвердила высокую специфическую эффективность препарата (при отсутствии негативных побочных эффектов) в качестве средства профилактики и лечения диспепсических расстройств и кишечного дисбактериоза у человека. Лечебный и профилактический эффект Лактана обусловлен нормализацией функций и микрофлоры кишечника за счет комплементарной биологической активности культуральной среды и высокой дозы содержащихся в нем лактобактерий. Вследствие широкой распространенности дисбактериозов Лактан рекомендован для применения у различных категорий людей на производстве и в быту в лечебных и профилактических целях, а также для повышения качества жизни. Существенно также, что Лактан обладает особыми дегустационными свойствами. Его специфический вкус и запах сами по себе оказывают на человека благоприятное психологическое воздействие (ощущение бодрости, снятие стресса).