Бактериальный инсектицид справился с колорадским жуком за счет взаимодействия спор и токсинов

Российские ученые исследовали бактерию, вырабатывающую специфический токсин, использующийся для борьбы с вредителями. Оказалось, что добавление в инсектицид спор этого микроорганизма разрушает кишечный иммунитет личинок колорадского жука и делает их более восприимчивыми к токсину.

Колорадский жук — один из наиболее опасных вредителей картофеля. Он живуч, вынослив и быстро приспосабливается к используемым инсектицидам.

Для борьбы с вредителем растения опрыскивают отравой, посыпают золой и даже собирают насекомых вручную. Все эти способы далеки от идеала — они либо опасны не только для жука, но и для человека, либо слишком трудоемки и недостаточно эффективны.

Более перспективный подход — использование естественного врага этого насекомого, например бактерии Bacillus thuringiensis (БТ). Эти микроорганизмы вырабатывают специфический Cry-токсин, поражающий вредителей, но безвредный для человека и других животных. Работать вещество начинает лишь после взаимодействия с кишечными ферментами жука, нарушая работу его пищеварительной системы и вызывая голодную смерть.

К сожалению, вредитель научился адаптироваться и к препаратам на основе БТ. Иммунитет его кишечника улучшается, и в результате бактерии и их токсины не могут выполнить свою работу.

Исследователи Новосибирского государственного аграрного университета и Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН выяснили, как можно обойти эти механизмы адаптации. Сочетание белковых токсинов со спорами Bacillus thuringiensis — покоящейся формой бактерий, которые могут активироваться и размножаться внутри насекомых — помогает эффективнее уничтожать колорадского жука.

При попадании в организм смеси спор и токсинов бактерий у насекомых запускается система разрушения и обезвреживания различных токсических веществ. 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, доктор биологических наук, заведующий лабораторией биологической защиты растений и биотехнологии Новосибирского государственного аграрного университета Иван Дубовский.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в журнале Toxins.

• #Биология