Учёные Института систематики и экологии животных СО РАН придумали, как бороться с колорадским жуком с помощью специальных паразитических грибов, бактерий и их метаболитов. Это поможет создать безопасный для природы и человека метод контроля численности вредителя. 

Энтомопатогенные грибы, о которых идёт речь, распространены по всему свету, их выделяют из почвы, растений и погибших насекомых. Грибы заражают последних, развиваются в них, заполняют изнутри, тем самым вызывая гибель, а после используют тело погибшего «хозяина» как питательный субстрат для выращивания своего «потомства». 
 
Патогенных грибов у насекомых в сотни раз больше, чем у человека. К 37 градусам человеческого тела адаптировалось не так много жизненных форм паразитических грибов. А температура тела насекомых (как и грибов) равна температуре окружающей среды. На сегодняшний день насчитывается более 1000 видов энтомопаразитических грибов, и это только тех, которые обязательно убивают своего хозяина.
 
«Грибам, чтобы циркулировать в природе, нужны насекомые, но если встречи с «хозяином» пока не произошло, он какое-то время может выживать за счёт взаимодействия с растениями», — отмечает научный сотрудник ИСиЭЖ СО РАН кандидат сельскохозяйственных наук Оксана Григорьевна Томилова.
 
«Это симбиотические взаимовыгодные отношения. Растения обеспечивают грибам защиту от внешних неблагоприятных воздействий  (например, солнца, которое губительно для всех микроорганизмов), служат источником органических питательных веществ, а взамен растения получают защиту от фитофагов. Кроме того, имеются данные, что энтомпатогенные грибы могут поставлять азот от  погибших насекомых к корням растения», — рассказывает заведующий лабораторией экологической паразитологии ИСиЭЖ СО РАН доктор биологических наук Вадим Юрьевич Крюков.
 
К тому же накоплено достаточно экспериментальных данных, что эти грибы могут стимулировать рост растений, повышать их устойчивость к фитопатогенам, то есть выступать в качестве антагонистов организмов, вызывающих болезни растений.

Учёные ИСиЭЖ СО РАН решили использовать «убийственные» способности энтомопатогенных грибов в своих целях и бороться с их помощью с вредителями, которые причиняют сельскому хозяйству наибольший ущерб.
 
Однако поскольку грибы — биологические объекты, они зависят от очень многих факторов и не всегда способны эффективно заражать насекомых. Например, мало благоприятны для этого условия с сухой и жаркой погодой, резкими колебаниями суточных температур, которые достаточно часто наблюдаются в широтах с резко континентальным климатом Западной Сибири. Чтобы сделать действие грибов более активным, исследователи добавили к ним различные компоненты, которые резко снижают иммунные реакции насекомых, участвующие в защите от микозов, это, в частности сублетальные дозы бактерий Bacillus thuringiensis, метаболиты почвенной бактерии Streptomyces avermitilis, а также ряд грибных и растительных метаболитов. Благодаря таким комбинациям даже низкие дозы грибов приводят к высокой смертности насекомых, тем самым обеспечивается стабильный эффект в относительно короткие сроки. 
 
«Уровень восприимчивости насекомых к болезни в биоценозе можно поменять. И это даже  важнее, чем количество присутствующего инфекционного начала. Здесь всё как у людей: развитие наших болезней зависят от того, с каким штаммом мы столкнулись. Но очень большую роль играют стрессирующие факторы, которые влияют на состояние иммунитета, — говорит Вадим Крюков. — Мы можем понизить иммунитет насекомых с помощью указанных метаболитов или низких доз бактерий — и за счёт этого резко повысить их восприимчивость к грибным патогенам».

 
Колорадские жуки 
 

Как показывает множество работ по тестированию метаболитов этих грибов  на теплокровных, для человека они достаточно безопасны, как и бактерии. «Избирательность действия энтомопатогенов во многом обусловлена  теми механизмами, которые сформировались в процессе длительной коэволюции энтомопатогенов и их хозяев. Так, например токсические компоненты бактерии Bacillus thuringiensis высвобождаются под действием щелочного pH кишечника насекомого, а у теплокровных — среда кислая. Грибам для прорастания нужны химические компоненты покровов насекомых, но они не способны прорастать на коже теплокровных. Более того, некоторые энтомопатогенные грибы, систематически близкие к тем, которые мы используем в своих экспериментах, активно исследуются в фармакологии в качестве продуцентов лекарственных компонентов», — объясняет Оксана Томилова.
 
Учёные отмечают, что на данный момент разработки находится на стадии экспериментальных препаратов. Есть рецептура, подобраны способы культивирования и дозы, но поскольку ИСиЭЖ СО РАН не является производственной организацией, заниматься коммерциализацией продуктов и их массовым производством он не может, для этого необходимы заинтересованные предприятия и инвесторы.
 
Однако, по словам исследователей, перед ними стоит ещё много фундаментальных вопросов. Например, как у насекомых на разные болезни реагируют те или иные гены? Найти ответ учёным помогают коллеги из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, которые выполняют транскриптомный анализ колорадского жука при различных, в то числе и комбинированных инфекциях. 
 
«Также очень интересно, как у этого насекомого изменяется кишечная микрофлора. Например, известно, что её состояние у теплокровных очень сильно определяет восприимчивость организма к грибным вирусным и бактериальным инфекциям. У жуков, по всей видимости, существуют подобные закономерности, но пока эта область крайне слабо исследована, — рассказывает Вадим Юрьевич. — Другое направление — покровы.  Мы совместно с коллегами из Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН пытаемся разобраться, каким образом биохимический состав кутикулы насекомых влияет на их чувствительность к грибным инфекциям, и каким образом мы можем воздействовать на покровы».
 
В прикладном плане учёных интересует, какое воздействие  грибы, вносимые против колорадского жука, оказывают на устойчивость растений к болезням, на агроэкосистемы. Кроме того, исследователи подбирают способы, позволяющие наиболее эффективно доставлять препарат в агроценозы. Это могут обычные опрыскивания растений (удобны для садоводов), аэрозольные обработки (применимы в фермерских масштабах) или приманки для насекомых с аттрактантами, здесь пока есть над чем работать.
 
«Колорадский жук — это только одна из моделей, однако, исследователи ИСиЭЖ СО РАН активно разрабатывают биологические методы регуляции численности других насекомых. Например, с помощью подобных подходов можно бороться с непарным или сибирским шелкопрядами, опасными стволовыми вредителями — говорит Оксана Томилова. — Эти исследования поддерживается фондом РНФ. Внедрение в практику такого способа борьбы с вредителями позволит снизить уровень пестицидной нагрузки, будет способствовать развитию производства экологически-безопасной (органической) продукции, сохранению окружающей среды и здоровья человека». 
 
Диана Хомякова
 
Фото предоставлено Галиной Беньковской

Источники

Сибирские учёные предлагают бороться с колорадским жуком при помощи грибов и бактерий
Наука в Сибири (sbras.info), 30/03/2017
Сибирские ученые подобрали "коктейль" из грибов и бактерий, убийственный для колорадского жука
Российский научный фонд (рнф.рф), 31/03/2017
Сибирские ученые предложили бороться с колорадскими жуками с помощью грибов
Oagb.ru, 31/03/2017
В Сибири разработали способ борьбы с колорадским жуком при помощи грибов
Федеральные новости (fednews.ru), 02/04/2017
В Сибири разработали способ борьбы с колорадским жуком при помощи грибов
Газета.Ru, 01/04/2017
Сибирские ученые предлагают бороться с колорадским жуком при помощи грибов и бактерий
Регион: Днепр (zptown.zp.ua), 01/04/2017
В России научились бороться с колорадским жуком
РИА Дейта.ru (deita.ru), 02/04/2017
Грибы и бактерии борются с колорадскими жуками
Чердак (chrdk.ru), 03/04/2017
Сибирские ученые подобрали "коктейль" из грибов и бактерий, убийственный для колорадского жука
Биотех 2030 (biotech2030.ru), 04/04/2017
Колорадского жука убивают грибы-паразиты
Vestisibiri.ru, 19/04/2017
Колорадского жука убивают грибы-паразиты
Монависта (novosibirsk.monavista.ru), 20/04/2017
Новосибирские ученые предложили использовать грибы для борьбы с колорадским жуком
ГТРК Новосибирск, 31/03/2017

Похожие новости

  • 15/06/2018

    Быть ученым в России непросто...

    Быть ученым в России, особенно молодым, - это серьезная и довольно непростая профессия. Надо постоянно держать руку на пульсе - быть в курсе всего происходящего, создавать, прорабатывать проекты и искать возможности для их финансирования.
    379
  • 13/11/2016

    Разрабатываемые сибирскими учеными ингибиторы помогут в борьбе с онкологическими заболеваниями

    Российские ученые разрабатывают новые соединения, позволяющие повысить эффективность терапии онкологических заболеваний, в частности в борьбе с устойчивыми к лекарствам опухолями. Исследования поддержаны грантом РНФ и опубликованы в журнале Bioorganic & Medicinal Chemistry.
    1251
  • 19/01/2017

    Самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за 2016 год по версии НГС

    Хомяки-математики, яд для лечения сердца, спасение от энцефалита и таяние льдов Гренландии — НГС.НОВОСТИ изучили самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за последний год.  Новосибирцы гордятся Академгородком и славой научного центра Сибири, которую город получил благодаря институтам СО РАН и работающим в них ученым.
    1953
  • 10/03/2017

    Российские ученые разработали новое вещество против вируса гриппа на основе природных соединений

    ​Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Научно-исследовательского института гриппа в Санкт-Петербурге разработали новый продукт широкого спектра противовирусной активности, в основе которого лежат природные соединения: терпены и терпеноиды.
    1996
  • 31/01/2018

    Аркадий Дворкович: программа реиндустриализации новосибирской экономики реализуется успешно

    ​30 января Новосибирскую область с рабочим визитом посетил вице-премьер РФ Аркадий Дворкович. В региональном правительстве под его председательством проходит рабочая группа по программе реиндустриализации экономики области.
    1078
  • 25/09/2016

    В новосибирском Академгородке пройдет фестиваль науки EUREKA!FEST

    ​Программа третьего по счету фестиваля науки EUREKA!FEST под общим названием "Споры будущего" поражает разнообразием и новизной форматов. Новосибирский государственный университет совместно с Фондом "Академгородок" является инициатором фестиваля и основной площадкой этого года.
    1394
  • 13/07/2018

    Новосибирские ученые предложили создать Национальный центр генетических технологий

    ​ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» выступил с инициативой создания Национального центра генетических технологий. Как рассказал избранный директор ФИЦ ИЦиГ СО РАН член-корреспондент РАН Алексей Владимирович Кочетов, проект ЦГТ нацелен на решение сразу нескольких стратегических задач: «Прежде всего, мы хотим на одной площадке получить полный набор современных исследовательских технологий, обеспечивающий возможность фундаментального изучения генетических систем и процессов человека, животных, растений и микроорганизмов на базовых иерархических уровнях организации живых систем: молекулярно-генетическом, клеточном, тканевом, организменном, популяционном, экосистемном».
    595
  • 12/11/2018

    Сибирские ингибиторы препаратов против рака проходят доклинические испытания

    ​Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН и ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» нашли эффективные белковые мишени для разработки препаратов против рака прямой кишки, легких и кишечника.
    161
  • 22/11/2017

    Юбилей академика Валентина Викторовича Власова

    Валентин Викторович Власов родился 22 ноября 1947 года в г. Новосибирске. В 1969 году окончил Факультет естественных наук (химическое отделение) Новосибирского государственного университета. Далее — в НИОХ СО АН СССР: аспирантура, младший, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией нуклеиновых кислот, заместитель директора Института.
    1113
  • 23/08/2018

    Разработка новосибирских ученых включена в «100 лучших изобретений России»

    ​Сотрудники Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН получили диплом от Федеральной службы по интеллектуальной собственности в номинации "100 лучших изобретений России-2017".
    324