Эндофитные штаммы Bacillus thuringiensis для разработки средств контроля численности колорадского жука в посадках картофеля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящее время поиск штаммов B. thuringiensis для использования в качестве агентов биологического контроля основан на их токсичности для насекомых в лабораторных тестах. В то же время ряд штаммов этих бактерий способен существовать в симбиотических отношениях с растениями-хозяевами, в том числе являясь эндофитами. Способность штаммов B. thuringiensis проникать во внутренние ткани растений оценивали путем подсчета колониеобразующих единиц (КОЕ) микроорганизмов через 7 сут после инокуляции стерильных растений картофеля в пробирках; инсектицидную активность проверяли на личинках 3-го возраста, полученных от перезимовавших взрослых особей колорадского жука, собранных с полей в Чишминском и Иглинском р-нах Башкортостана. Показали, что штамм B. thuringiensis B-5351, который заселяет поверхность (50.0 ± 8.1 КОЕ × 105/г) и внутренние ткани (38.9 ± 9.6 КОЕ × 105/г) побегов растений, но обладает меньшей инсектицидной активностью, чем штамм B. thuringiensis B-5689, который проявляет высокую инсектицидную активность и колонизирует в основном корни растений (25.4 ± 3.8 КОЕ × 105/г), уменьшил колонизацию посевов картофеля колорадским жуком, а также увеличил урожай клубней в 2-летнем эксперименте (2020–2021 гг.). Под влиянием B. thuringiensis B-5351 наблюдали уменьшение количества личинок раннего возраста в отличие от B. thuringiensis B-5689, который вызывал более длительные процессы метаморфоза. По-видимому, эффект B. thuringiensis B-5351 заключался в гибели насекомых. Важно, чтобы обработка B. thuringiensis B-5351 способствовала значительному снижению количества личинок последнего возраста на посевах, обработанных этим штаммом, а также степени дефолиации растений вредителем, чего не наблюдали при действии B. thuringiensis B-5689. На обработанных B. thuringiensis B-5351 делянках увеличивался выход товарных клубней и общей урожайности. Предложен метод изучения эндофитного потенциала штаммов по отношению к наземной части растений для поиска агентов биоконтроля в качестве основы для создания алгоритмов построения микробиомов в агроценозах.

Об авторах

А. В. Сорокань

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, 450054, Уфа, просп. Октября 71

Г. В. Беньковская

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, 450054, Уфа, просп. Октября 71

И. С. Марданшин

Башкирский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, 450059, Уфа, ул. Рихарда Зорге 19

В. Ю. Алексеев

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, 450054, Уфа, просп. Октября 71

С. Д. Румянцев

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, 450054, Уфа, просп. Октября 71

И. В. Максимов

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, 450054, Уфа, просп. Октября 71

Список литературы

  1. Clements J., Olson J.M., Sanchez-Sedillo B., Bradford B., Groves R.L. Changes in emergence phenology, fatty acid composition, and xenobiotic metabolizing enzyme expression is associated with increased insecticide resistance in the Colorado potato beetle // Arch. Insect Biochem. Physiol. 2020. V. 103. e21630. https://doi.org/10.1002/arch.21630
  2. Benkovskaya G.V., Udalov M.B., Chusnutdinova E.K. Change in the polymorphism level in populations of the Colorado potato beetle // Rus. J. Genet. Appl. Res. 2010. V. 1 (5). P. 390–395. https://doi.org/10.1134/S2079059711050157
  3. Kitaev K.A., Mardanshin I.S., Surina E.V., Leontieva T.L., Udalov M.B., Benkovskaya G.V. Modeling genetic processes underlying the development of resistance to fipronil in the populations of Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata Say) // Rus. J. Genet. Appl. Res. 2017. V. 7. P. 36–45. https://doi.org/10.1134/S2079059717010063
  4. Rondon S.I., Feldman M., Thompson A., Oppedisano T., Shrestha G. Identifying resistance to the colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata Say) in potato germplasm: Review update // Front. Agron. 2021. V. 3. e642189. https://doi.org/10.3389/fagro.2021.642189
  5. Kadoić-Balaško M., Mikac K.M., Bažok R., Lemic D. Modern techniques in colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata Say) control and resistance management: history review and future perspectives // Insects. 2020. V. 11. P. 581–593. https://doi.org/10.3390/insects11090581
  6. Jouzani G.S., Valijanian E., Sharafi R. Bacillus thurin-giensis: a successful insecticide with new environmental features and tidings // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2017. V. 101 (7). P. 2691–2711. https://doi.org/10.1007/s00253-017-8175-y
  7. Güney G., Cedden D., Hänniger S., Heckel D.G., Coutu C., Hegedus D.D., Mutlu D.A., Suludere Z., Sezen K., Güney E., Toprak U. Silencing of an ABC transporter, but not a cadherin, decreases the susceptibility of Colorado potato beetle larvae to Bacillus thuringiensis ssp. tenebrionis Cry3Aa toxin // Arch. Insect Biochem. Physiol. 2021. V. 108 (2). e21834. https://doi.org/10.1002/arch.21834
  8. Jalali E., Maghsoudi S., Noroozian E. Ultraviolet protection of Bacillus thuringiensis through microencapsulation with Pickering emulsion method // Sci. Rep. 2020. V. 10. e20633. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77721-8
  9. de Almeida J.R., Bonatelli M.L., Batista B.D., Teixeira-Silva N.S., Mondin M., dos Santos R.C., Bento J.M.S., de Almeida Hayashibara C.A., Azevedo J.L., Quecine M.C. Bacillus thuringiensis RZ2MS9, a tropical plant growth-promoting rhizobacterium, colonizes maize endophytically and alters the plant’s production of volatile organic compounds during co-inoculation with Azospirillum brasilense Ab-V5 // Environ. Microbiol. Rep. 2021. V. 13. P. 812–821. https://doi.org/10.1111/1758-2229.13004
  10. Максимов И.В., Максимова Т.И., Сарварова Е.Р., Благова Д.К. Эндофитные бактерии как агенты для биопестицидов нового поколения // Прикл. биохим. и микробиол. 2018. Т. 54. № 2. С. 134–148. https://doi.org/10.7868/S0555109918020034
  11. Sorokan A., Benkovskaya G., Burkhanova G., Blagov, D., Maksimov I. Endophytic strain Bacillus subtilis 26DCryChS producing Cry1Ia toxin from Bacillus thuringiensis promotes multifaceted potato defense against Phytophthora infestans (Mont.) de Bary and pest Leptinotarsa decemlineata Say // Plants. 2020. V. 9. e1115. https://doi.org/10.3390/plants9091115
  12. Онина С.А., Козлова Г.Г., Минина Н.Н., Панчихина Е.В., Усманов С.М. Исследование аналитических показателей почвы города Бирска и Бирского района Республики Башкортостан // Усп. совр. естествознания. 2018. № 6. С. 13–18.
  13. Gassmann A.J. Resistance to Bt maize by western corn rootworm: effects of pest biology, the pest-crop interaction and the agricultural landscape on resistance // Insects. 2021. V. 12. A. 136. https://doi.org/10.3390/insects12020136
  14. García-Suárez R., Verduzco-Rosas L.A., Ibarra J.E. Isolation and characterization of two highly insecticidal, endophytic strains of Bacillus thuringiensis // FEMS Microbiol. Ecol. 2021. V. 97. fiab080. https://doi.org/10.1093/femsec/fiab080
  15. Kandel S.L., Joubert P.M., Doty S.L. Bacterial endophyte colonization and distribution within plants // Microorganisms. 2017. V. 25. P. 77–91. https://doi.org/10.3390/microorganisms5040077
  16. Azizoglu U. Bacillus thuringiensis as a biofertilizer and biostimulator: a mini-review of the little-known plant growth-promoting properties of Bt // Curr. Microbiol. 2019. V. 76. P. 1379–1385. https://doi.org/10.1007/s00284-019-01705-9
  17. Laznik Ž., Tóth T., Lakatos T. Control of the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata [Say]) on potato under field conditions: a comparison of the efficacy of foliar application of two strains of Steinernema feltiae (Filipjev) and spraying with thiametoxam // J. Plant Dis. Prot. 2010. V. 117. P. 129–135. https://doi.org/10.1007/BF03356348
  18. Maltsev S.V. Efficiency of ethylene application on seed potato tubers // Sel’skokhozyaistvennaya Biol. 2021. V. 56. P. 44–53. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2021.1.44eng

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (42KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2023