Бактериальный инсектицид эффективнее убивает колорадского жука за счет взаимодействия спор и токсинов

Колорадский жук — один из наиболее опасных вредителей картофеля. Он отличается поразительной живучестью и выносливостью, а вдобавок это насекомое быстро приспосабливается к используемым инсектицидам. Российские ученые исследовали бактерии, вырабатывающие специфический токсин, на основе которого создаются биопрепараты для защиты растений от вредителей. Оказалось, что добавление в инсектицид спор (покоящихся форм) микроорганизма разрушает кишечный иммунитет личинок колорадского жука и делает их более восприимчивыми к токсину. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в журнале Toxins.

Методов спасения огорода от колорадского жука достаточно много — обрызгать растения отравой, посыпать золой или вовсе собрать вредителей вручную. Все эти способы далеки от идеала, поскольку либо опасны не только для жука, но и для человека, либо слишком трудоемки и недостаточно эффективны. Гораздо перспективнее использовать естественного врага этого насекомого, например бактерий Bacillus thuringiensis (БТ). Эти микроорганизмы вырабатывают специфический Cry-токсин, поражающий исключительно вредителей, но не человека или безобидных животных. Работать вещество начинает лишь после взаимодействия с кишечными ферментами жука, нарушая работу его пищеварительной системы и вызывая голодную смерть.

Вредитель давно бы вымер, если бы не его механизмы адаптации к препаратам на основе БТ. Иммунитет кишечника улучшается, и в результате бактерии и их токсины не могут выполнить свое предназначение. Исследователи Новосибирского государственного аграрного университета (Новосибирск) и Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН (Краснообск) выяснили, как можно обойти эти механизмы. Сочетание белковых токсинов со спорами (покоящейся формой бактерий, которые могут активироваться и размножаться внутри насекомых) Bacillus thuringiensis помогает эффективнее уничтожать колорадского жука.

При попадании в организм смеси спор и токсинов бактерий у насекомых запускается система разрушения и обезвреживания различных токсических веществ (детоксикация). Одновременно с этим активируется гуморальный иммунитет в кишечнике, который защищает организм от патогенов. Однако исследователи обнаружили еще одну особенность — при совместном воздействии токсинов со спорами у личинок проявляется сильный окислительно-восстановительный дисбаланс и запускается процесс повреждения кишечных клеток в результате окисления. В совокупности это приводит к нарушению антиоксидантной защиты организма личинок и ухудшению их общего состояния здоровья. 

«При совместном воздействии токсинов со спорами бактерий Bacillus thuringiensis гибель насекомых происходит быстрее, и умирает на 30% больше колорадских жуков. Внедрение разработанных препаратов и технологий позволит наполнить рынок биорациональных инсектицидов отечественными препаратами, повысить качество производимых продуктов питания, уменьшить пестицидную нагрузку на окружающую среду и снизить негативное воздействие на здоровье населения», — рассказал руководитель проекта по гранту РНФ Иван Дубовский, доктор биологических наук, заведующий лабораторией биологической защиты растений и биотехнологии Новосибирского государственного аграрного университета.

Материал Пресс-службы Российского научного фонда