О ВЛИЯНИИ ПИТАНИЯ ДИСПЕРГИРОВАННОЙ ПИЩЕЙ НА

Действие дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis на фитопатогенные бактерии и грибы, перспективы
и оценка безопасности его использования в защите растений
Руководители проекта:


Гулий Владимир Васильевич – доктор биологических наук, профессор университета штата Вермонт (США)
Каменек Людмила Кирилловна – доктор биологических наук, профессор Ульяновского государственного университета (Россия)
Цель выполнения НИР
Этапы выполнения НИР
Оценка действия эндотоксина Bacillus
thuringiensis на фитопатогенные бактерии и
грибы, а также создание теоретических
основ для разработки альтернативных
химических
экологически
безопасных
биологических пестицидов.
Исследование влияния эндотоксина Bacillus thuringiensis на морфологические и биохимические характеристики бактерий родов
Pseudomonas, Xanthomonas, Erwinia и грибов родов Phytophthora, Fusarium.
Оценка влияния эндотоксина Bacillus thuringiensis на предотвращение порчи овощей от болезней, вызываемых фитопатогенными
микроорганизмами в процессе хранения на примере картофеля и томатов. Оценка влияния дельта-эндотоксина на бактерии, входящие в
состав микрофлоры ЖКТ животных при их попадании с пищей.
Создание модели взаимодействия эндотоксина Bacillus thuringiensis с про- и эукариотическими клетками на примере бактерий и грибов
(срок исполнения1 июля 2011 – 15 ноября 2011).
Исследование влияния эндотоксина Bacillus
thuringiensis на морфологические и
биохимические характеристики бактерий родов
Pseudomonas, Xanthomonas, Erwinia и грибов
родов Phytophthora, Fusarium
1.Установлено, что величина вызываемого эффекта прямо
пропорциональна концентрации токсина и времени
контакта клеток с ним.
2.Показано нарушение активного транспорта ионов K+, Na+,
Ca2+ и Mg2+ через цитоплазматическую мембрану клеток
бактерий и фитопатогенных грибов через 5–15 мин. Ещё
раньше, начиная с 1 минуты после добавления токсина,
происходит активирование Mg2+-зависимой K+,Na+АТФазы, что свидетельствует о разобщении процессов
окислительного фосфорилирования и дыхания.
3.Установлено угнетение
интенсификации дыхания.
синтеза
АТФ
на
фоне
4.Обнаружено, что угнетение синтеза АТФ в клетках и
усиление дыхания в первые 10 мин приводят к
интенсификации процесса гликолиза по аэробному
механизму с образованием 3-фосфоглицерата.
5.Выявлено
связанное
со
снижением
дыхания
стимулирование образования лактата и активирование
лактатдегидрогеназы в цитоплазме клеток. Активность
фермента в клетках падала спустя 5 мин, а во внеклеточной
жидкости повышалась в результате нарастающей
деструкции клеточных мембран. Изменение активности
фермента во внеклеточной жидкости может служить тестом
для определения чувствительности клеток к токсину.
Оценка влияния эндотоксина Bacillus thuringiensis на предотвращение порчи овощей от болезней,
вызываемых фитопатогенными микроорганизмами в процессе хранения на примере картофеля
и томатов
Нами было выявлено, что при применении дельта-эндотоксина в период хранения картофеля и томатов эффективно
подавляется фитофтороз.
Установлено, что наибольший эффект защиты от этой болезни обеспечивается при применении препарата с
содержанием дельта-эндотоксина 15 мг/л.
Установлена оптимальная частота обработок клубней картофеля и плодов томата дельта-эндотоксином — 2–3 раза в
месяц. Оптимальная кратность обработок плодов томата — 2-3 раза за весь период хранения, а клубней картофеля — 6–
9 раз. Обработки необходимо проводить непосредственно перед закладкой овощей на хранение.
Оценка влияния дельта-эндотоксина на бактерии, входящие в состав микрофлоры ЖКТ
животных при их попадании с пищей
Длительное пероральное введение высоких доз дельта-эндотоксинов B. thuringiensis (100 мг/кг веса животных) влияет
на развитие дисбиотических изменений в микробиоценозе толстого кишечника белых мышей, которое проявляется в
уменьшение доли доминирующих микроорганизмов, увеличении количества условно-патогенных добавочных и
транзиторных видов, появлении гемолитических штаммов бактерий родов E. coli и St. aиreus. В микробиоценозе
толстого кишечника животных экспериментальных групп появляются сопряженные таксоны условно-патогенных
микроорганизмов — бактерий родов Escherichia, Staphylococcus.
Состав микробного пейзажа толстого кишечника мышей при пероральном введении дельта-эндотоксина
Bacillus thuringiensis (100 мг/кг веса), в %.
Контроль
7%
2%
3%
5%
7 сутки
3%
13%
3%3%
2%
15%
4%
3%
3%
7%
5%
2%
33%
17%
27%
3%
4%
21%
Bifidobacterium spp.
Lactobacillus spp.
Bacteroides
E. соli (тип.)
E. coli(гем.)
19%
7%
Klebsiella spp
Proteus spp.
Enterococcus spp.,
3%
Enterococcus fecalis
Staphylococcus spp.
6%
7%
6%
15%
28 сутки
3%
6%
8%
11%
3%
3%
3%
2%
4%
5%
22%
3%
6%
9%
21 сутки
4% 3%
11%
7%
5%
6%
16%
10%
5%
3%
3%
7%
3%
6%
14 сутки
4% 3%
12%
3%
3%
8%
14%
7%
St. aureus
Дрожжеподобные грибы
Citrobacter spp.
4%
3%
14%
Morganella morganii
Yersinia enterocolitica
р. Candida