CC BY
33тастрофически. Большая часть популяции гибнет. Выжившие имаго, которым удалось добыть необходимое количество пищи для завершения личиночного развития, имеют размер близкий к среднему для вида и, как следствие сохраняют удовлетворительный репродуктивный потенциал. В популяции работает принцип «лучше меньше, да лучше». Риск в данном случае заключается в разрежении популяции, и связанной с этой проблемой встречи полов (эффект Олли).
Белякова Н.А. Поликарпова Ю.Б. Акклиматизация Harmonia axyridis Pall. и Cryptolaemus montrouzieri Muls. (Coccinellidae, Coleoptera) на Черноморском побережье Кавказа. // Вестник защиты растений. 2012. N 4. С. 43-48.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 29-30
Если у вида размер имаго варьирует в широких пределах, то это повышает шансы на выживание при дефиците корма. Часть особей в популяции завершают личиночное развитие, не достигнув средних для вида размеров. В результате формируются мелкие имаго. В популяции повышается выживаемость за счет снижения размера имаго. Риск заключается в том, что уменьшение размера имаго, как правило, негативно отражается на плодовитости и других показателях репродуктивного потенциала. Популяция выживет, если мелкие самки оставят потомство. Библиографический список (References)
Савойская Г.И. Кокцинеллиды Алма-Атинского заповедника // Труды Алма-атинского государственного заповедника, Алма-Ата, 1970, Т. 9, Вып. 2, С. 163-187. Кузнецов В.Н. Дальневосточные кокцинеллиды в Закавказье // Защита растений, 1988. Вып. 5. С. 19.
STRESS RESISTANCE AS FACTOR OF ACCLIMATIZATION HARMONIA AXYRIDIS
(COCCINELLIDAE, COLEOPTERA) N.V. Binizkaya, N.A. Belyakova
All-Russian Institute of Plant Protection, belyakovana@yandex.ru
Body size, survival rate and duration of development were estimated in H. axyridis with a deficit of food and different temperatures. At deficiency of food in male and female adults H.axyridis weight is reduced proportionally. Stability size sexual dimorphism in adults is a species rather than a population feature H.axyridis. Differences between invasive European and Asian populations of this indicator is not revealed. The stability of the size of sexual dimorphism and the proportional change in the weight of adults with a lack of food in the larval stage is an important adaptive mechanism H.axyridis and partly determines its high adaptive capacity.
УДК 632.937
ВТОРИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ АКТИНОМИЦЕТОВ - ОСНОВА ДЛЯ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ИНСЕКТИЦИДНЫХ БИОПРЕПАРАТОВ
И.В. Бойкова
Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург, Пушкин, Россия,
vizrspb@mail333.com
Приведены результаты исследований в области исследования инсектицидной активности вторичных метаболитов актиномицетов из коллекции ВИЗР. На основе этих соединений разработаны новые биопрепараты для борьбы с вредными беспозвоночными.
Ключевые слова: микроорганизмы-продуценты, ингибиторы протеаз, фиторегуляторная активность, инсектицидная активность, метаболитный комплекс.
Важнейшим элементом стратегии современной, экологически безопасной защиты сельскохозяйственных культур от вредителей является микробиологическая защита, которая базируется на комплексном использовании различных физиологических групп микроорганизмов, а также токсинных препаративных форм микробного происхождения. Наиболее перспективными в этой связи представляются почвенные микроорганизмы, в частности актиномицеты. Расширение сведений об объеме и разнообразии актиномицетов, их месте среди прочих микробов, населяющих почву, развивает наши представления о них, как продуцентах специфических биологически активных веществ и вызывает огромный интерес к изучению их биологии, физиологии и систематики. Актиномицеты в большом количестве встречаются в почве благодаря их способности легко адаптироваться к среде обитания и
довольствоваться органическими соединениями, которые непригодны для других микроорганизмов. Они широко распространены в почвах всего земного шара, однако на их качественный и количественный состав значительное влияние оказывает географическое положение местности, тип почвы, ее химические и физические свойства, окультурен-ность, влагоемкость и другие особенности. По данным исследований распространенности и видового разнообразия актиномицетов, культуры рода Streptomyces составляют 80-95 % от всех актиномицетов, населяющих почву, а среди известных биоактивных микробных вторичных метаболитов подавляющее большинство продуцируются акти-номицетами, 80 % которых относятся к роду Streptomyces. Большое разнообразие обнаруженных в природе продуктов вторичного обмена актиномицетов включает огромное число химических структур. Они представлены алифати-
«Эколого-генетические основы современных агротехнологий». СПб, 27-29 апреля 2016 г.
31
ческими, карбоциклическими и гетероциклическими, азотистыми, кислород- и серусодержащими соединениями, в молекулах которых находятся самые различные функциональные группы: эфирные, карбоксильные, окси-, эпокси-, амино-, нитрогруппы. Следует отметить, что в пределах отдельных групп актиномицетов большинство вторичных соединений имеет ограниченное распространение. Чем больше химических реакций необходимо для синтеза какого-либо вторичного соединения, тем обычно более ограничено его распространение. То есть вероятность того, что в процессе эволюции данный путь обмена выработался независимо у различных групп микроорганизмов, уменьшается по мере усложнения конечного продукта этого пути. Поэтому образование вторичных метаболитов сложного химического строения может служить удобным критерием для установления связи между различными группами микроорганизмов и, следовательно, имеет важное значение для хемотаксономии. С другой стороны, вторичные соединения действуют в природе в качестве аллелохимических агентов т.е. веществ, способствующих взаимодействию между видами.
Большинство выделенных вторичных метаболитов, синтезируемых актиномицетами, обладают антибиотическими свойствами (антимикробными, антивирусными), однако, описан ряд веществ с другим характером биологического действия: ингибиторы ферментов, гербициды, инсектициды, находящие применение в растениеводстве.
В результате исследований, проводимых в ВИЗР, из почв различных географических регионов выделено 1523 штамма актиномицетов, 320 из которых обладали инсектицидной активностью.
Первый препарат, который мы разработали на основе штамма & аигапЫасш был алейцид. Препарат прошел широкие вегетационные и производственные испытания в Ленинградской области, Таджикистане, Белоруссии, Грузии и показал высокий защитный от комплекса вредных сосущих членистоногих, в том числе от оранжерейной белокрылки на всех стадиях ее развития. Суммарное действие алейцида складывалось из ряда летальных показателей - токсического эффекта и последействия препарата с гибелью на последующих стадиях развития, снижением жизнеспособности насекомых. К недостаткам препарата можно отнести его фитотоксичность, которая проявлялась даже при незначительном превышении рекомендуемых концентраций. Причиной фитотоксичности было присутствие в активном метаболитном комплексе токсичного антибиотика мемомицина. Показано, что основное действующее вещество, обладающее высокой инсектицидной активностью, оригинально и представляет собой 9-деме-тилпиерицидин.
Два препарата, разработанных нами на основе штаммов S.loidensis и &МегЬапсо1ог - индоцид и гербен, эффективные в отношении большой группы сосущих членистоногих (тлей, паутинного клеща, оранжерейной белокрылки), хлопковой совки, галловой нематоды. Инсектицидный компонент индоцида представляет собой аморфный порошок светло-желтого цвета с Тпл.=230-240 °С, оптически неактивный в метаноле; хорошо растворимый в воде, метаноле, бутаноле, диметилсульфоксиде; не растворимый в ацетоне, этилацетате, эфире и хлороформе. В УФ-спектре
имеется выраженный максимум поглощения при 209 нм и широкие максимумы поглощения в области 255-265 нм и 270-280 нм. Элементный состав активного компонента: С 63.45; Н 7.1; N 12.7. Анализ ИК-, ЯМР-спектров позволил отнести данное вещество к полипептидам. Среди продуктов кислотного гидролиза обнаружены треонин, се-рин, глутаминовая кислота, глицин, аланин, лейцин (изо-лейцин), лизин, валин, пролин, глутамин. Молекулярная масса составляет 1207 е.м. Выделенный компонент слабо активен в отношении дрожжей и грибов, неактивен в отношении Г(+) и Г(-) - бактерий. Сравнение индоцида по физико-химическим и биологическим характеристикам с полипептидами, описанными в литературе, позволяет отнести его к группе пептидолактонов типа микамицина-В и считать оригинальным соединением.
Штамм &.сгетеш Ь^аг. о^етЬегапит var.nov., продуцент комплекса вторичных метаболитов с инсектицидной активностью, выделен в результате направленного поиска микроорганизмов-продуцентов ингибиторов протеаз: трипсина и химотрипсина. Ингибиторы протеаз привлекают к себе внимание как инструменты исследования в различных областях науки, расширяется их применение в медицине и сельском хозяйстве. Изучение новых ингибиторов, сложного механизма их действия и всего многообразия последствий их действия на различные типы клеток или изучение действия известных ингибиторов на новые системы приводят к новым представлениям об основных принципах организации биологических систем.
Выделенный штамм проявлял высокую инсектицидную активность в отношении Myzodes решсае, а также антагонистическую активность в отношении фитопато-генных грибов и бактерий. Установлено, что ингибитор протеаз из штамма &.сгетеш' biovar.octemb.nov. представляет собой низкомолекулярный пептид. Изучение инги-биторных свойств штамма в лабораторных условиях с использованием в качестве субстратов казеина и БАПНА показало его высокую активность в отношении ряда про-теаз: трипсина, химотрипсина, фибринолизина, калли-креина, папаина. Оценка биологической активности ан-титрипсинового компонента метаболитного комплекса показала, что через 2 часа после обработки 0.1 % раствором препарата наступала гибель 90 % старших возрастов персиковой тли.
В настоящее время наша коллекция стрептомицетов - продуцентов соединений с высокой инсектицидной и фиторегуляторной активностью составляет 32 штамма. Штаммы перспективны для создания на их основе новых биопрепаратов. Многие - идентифицированы до вида, охарактеризованы их биологические свойства, определен состав активных метаболитных комплексов, проведена первичная идентификация основных действующих веществ.
Таким образом, биологические инсектициды на основе стрептомицетов зарекомендовали себя, как эффективные средства борьбы с вредными членистоногими. Им присуща специфичность, низкая токсичность, а также способность к деградации в естественных круговоротах веществ, что позволяет не нарушать природное равновесие при их использовании. Разнообразие их химической природы обуславливает низкую степень адаптации к ним вредных насекомых.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 30-32
SECONDARY METABOLITES OF ACTYNOMYCETES AS A BASIS FOR DEVELOPMENT OF NOVEL INSECTICIDAL BIOFORMULATIONS I.V. Boikova
All-Russian Institute of Plant Protection, vizrspb@mail333.com
Results of research in the field of insecticidal activity of secondary metabolites of actinomycetes from collection of All-Russian Institute of Plant Protection are discussed. On the basis of these compounds, novel bioformulations for control of harmful invertebrates.
УДК 579.61:582.31
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ ФЕОСФЕРИДА А, МЕТАБОЛИТА ГРИБА PARAPHOMA SP. К.П. Большакова1, В.В. Абзианидзе2, А.О. Берестецкий3
'Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, Санкт-Петербург,
Россия, bolschakovaxenia@yandex.ru 2НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека, Санкт-Петербург, Всеволожский р-н, гп. Кузьмоловский, Россия 3Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург, Пушкин, Россия Феосферид А(РРА), выделенный из гриба Paraphoma sp. обладает фитотоксической и противораковой активностью. Были синтезированы и охарактеризованы производные РРА. Так же обнаружено, что хлорацетильное производное обладает большей эффективностью, чем РРА на клетках А549.
Ключевые слова: природный феосферид А, биорациональные гербициды, клеточная линия А 549, противораковые средства.
В настоящее время ухудшающаяся экологическая обстановка и необходимость заботы о здоровье человека вынуждают искать альтернативные, более безопасные методы защиты растений. Но применение биологических средств, главным достоинством которых является их абсолютная экологичность, имеет и недостаток - низкую эффективность [Груздев, 1980]. Одним из способов увеличения биологической активности природных веществ является химическая модификация их структуры [Солда-тенков, 2001].
Природный феосферид А (РРА) (рис. 1), обладающий гербицидной и противоопухолевой активностью, был впервые выделен в 2006 году из экстрактов эндофитно-го гриба Phaeosphaeria avenaria 39 [Ма1опеу, 2006]. Мы впервые предприняли попытку оптимизировать структуру данного соединения с целью повышения его биологической активности.
Наличие нескольких реакционных центров в молекуле феосферида А предоставляет несколько возможностей для его модификации. Феосферид А оказался способным
Рисунок 1. Структурная формула природного феосферида А
вступать в реакции гидролиза, ацилирования по вторичной гидрокси-группе и нуклеофильного присоединения по электрон-дефицитной кратной связи. Нами были получены продукты 1-8 (рис. 2). Некоторые соединения были протестированы на листовых дисках тестовых растений (бодяка полевого и пырея ползучего) и на раковых клетках А549.
По результатам тестов на фитотоксичность на листовых дисках бодяка полевого и пырея ползучего можно отметить резкое снижение активности тех соединений, где была затронута экзо-кратная связь, а соединения, в кото-
Рисунок 2. Структурные формулы производных феосферида А
