Антагонизм и использование антагонистов-микробов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Мичуринский государственный аграрный университет

Кафедра биологии растений и селекции плодовых культур

РЕФЕРАТ

«Антагонизм и использование антагонистов-микробов»

Подготовил: студент

плодоовощного факультета 22п группы

Соловьёв Сергей Сергеевич

Проверил: кандидат с/х наук

доцент

Титова Лариса Викторовна

Мичуринск-Наукоград

2011



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Антагонизм в мире микробов

Антагонизм. Основные понятия

Из истории открытия явления антагонизма

Сущность антагонизма

Некоторые примеры антагонизма

Методы определения антагонистической активности

Использование антагонистов в сельском хозяйстве

Техника использования микробов-антагонистов

Применение антибиотиков для защиты растений

Фитонциды

Список использованной литературы



ВВЕДЕНИЕ

В окружающей нас природе - воде, воздухе, почве - обитают микроорганизмы.

Сложные взаимоотношения регулируют жизнь микробов. Многообразные их виды резко различаются между собой по способу питания, роли в круговороте веществ. Есть здесь и мирное сожительство с обоюдной пользой, так называемый симбиоз. Классический пример такого сожительства - лишайники, симбиоз грибов и водорослей. В естественных условиях встречаются варианты, в которых одни организмы лишь благоприятствуют росту другого, как бы прокладывая ему дорогу; это - метабиоз. Первые стадии разрушения сложных белков производят гнилостные бактерии, а в дальнейшем этот процесс осуществляется микробами другой группы - нитрификаторами.

Но чаще в микромире складываются враждебные, антагонистические взаимоотношения, когда ведется борьба за пищу и пространство. Такая борьба происходит среди бактерий, лучистых грибков, водорослей, дрожжей, вирусов. Ожесточенными врагами болезнетворных микробов, попавших в почву и воду, являются так называемые сапрофиты. Сапрофиты питаются только остатками и отбросами органического мира, но не паразитируют на живых организмах и не вызывают у них заболеваний. Многие сапрофиты являются антагонистами патогенных (болезнетворных) микробов, вызывающих болезни человека и животных.

Борьба между микробами-антагонистами многообразна. Однако чаще всего микробы в процессе жизнедеятельности выделяют антимикробные вещества, объединенные в одну группу - антибиотики.

Антибиотики широко распространены в природе. В эту группу входят вещества различного химического строения и разнообразной биологической активности. Одни из них могут подавлять рост микроорганизмов, обладая так называемым бактериостатическим действием, другие - вызывать гибель микробов, т. е. действовать бактерицидно. Наконец, некоторые антибиотики, действуя против бактерий, оказывают токсическое действие и на другие живые клетки.

P. S. При составлении данного реферата учтено, что используемая литература написана уже в прошлом столетии. Поэтому, если в книгах указывалось «текущее» столетие, то здесь исправлено на «прошлое», а «прошлое» заменено на даты 19 века.



АНТАГОНИЗМ В МИРЕ МИКРОБОВ

Антагонизм. Основные понятия

антагонизм микроб антибиотик фитонцид

АНТАГОНИЗМ МИКРОБОВ (от греч. antagonisma - спор, борьба) - биологическая несовместимость микроорганизмов различных видов, подавление одних видов микроорганизмов другими. Распространён в природе. В одних случаях под влиянием антагонистов микробы перестают расти и размножаться, в других -- клетки их лизируются, растворяются, в третьих -- тормозятся или останавливаются биохимические процессы внутри клеток, например дыхание, синтез аминокислот. Наиболее резко антагонизм проявляется у актиномицетов, бактерий и грибов, наблюдается также среди водорослей и простейших. Механизм антагонизма различен и во многих случаях не ясен. Лучше изучен антагонизм, связанный с образованием антибиотиков или др. продуктов обмена веществ. Чаще всего антагонисты действуют на конкурентов продуктами обмена веществ, в том числе антибиотиками, либо вытесняют их вследствие более интенсивного размножения или преимущественно потребления пищи.

Антагонистами могут быть представители всех групп микроорганизмов; проявления антагонизма зависят от условий культивирования. Деятельность микробов-антагонистов - одна из причин очищения почвы от патогенных микроорганизмов.

АМЕНСАЛИЗМ (от греч. б - отриц. частица и лат. mensa -- стол, трапеза) - форма взаимодействия между популяциями, микробный антагонизм, всякое прямое или косвенное враждебное отношение между организмами, при котором выделяемые микроорганизмами, грибами или высшими растениями вещества подавляют или задерживают развитие видов, причём без извлечения пользы для себя и без обратного отрицательного воздействия со стороны подавляемой (антибиотики, жидкие и газообразные фитонциды, обеспечивающие устойчивость вида к другим организмам в результате химической интоксикации среды). Так, некоторые молочнокислые бактерии окисляют среду, в которой не могут развиваться гнилостные бактерии, нуждающиеся в щелочной или нейтральной среде. Таковы взаимоотношения между плесневыми грибами, продуцирующими антибиотики, и бактериями, жизнедеятельность которых при этом подавляется либо существенно ограничивается. Явление аменсализма впервые было обнаружено Б. Бабешом (1885) и переоткрыто А. Флеммингом (1929).

АНТИБИОЗ (от др. греч. Ьнфй - против, вЯпт - жизнь) - антагонистические отношения видов, когда один организм ограничивает возможности другого, невозможность сосуществования организмов, например из-за интоксикации одними организмами (антибиотиками, фитонцидами) среды обитания других организмов. Случай, когда негативное воздействие направлено лишь в одну сторону называется аменсализм, обоюдное негативное влияние организмов описывается термином конкуренция.

Термин введён микробиологом Зельманом Ваксмэном в 1942 году.

АНТИБИОТИКИ - специфические химические вещества, образуемые микроорганизмами и способные в малых количествах оказывать избирательное токсическое действие на другие микроорганизмы и на клетки злокачественных опухолей. К антибиотикам в широком смысле относят также антимикробные вещества тканей высших растений (фитонциды) и животных. Первый эффективный для клинического применения антибиотик (пенициллин) открыт А. Флемингом в 1929, термин " антибиотики" предложил в 1942 г. З. Ваксман.

Антибиотики принадлежат к группе микробных продуктов, которые называются вторичными метаболитами, поскольку их синтез не связан с основными процессами роста, развития и энергетики микробной клетки. Физиологическое значение антибиотиков для продуцирующих их микроорганизмов неясно. Одни исследователи считают, что синтез антибиотиков даёт определённые преимущества микроорганизму-продуценту в борьбе за существование в природных популяциях. Согласно другой точке зрения, антибиотики представляют собой "отбросы" обмена веществ микроорганизмов и не имеют приспособительного значения.

Описано свыше 4 тысяч антибиотиков, но применяются лишь около 60. Основные источники антибиотиков - бактерии (главным образом актиномицеты) и микроскопические грибы. Важнейшее значение среди антибиотиков, получаемых из актиномицетов, имеют аминогликозиды, антибиотики тетрациклиновой структуры, макролиды, полиены, антибиотики с противоопухолевым действием. По химической природе антибиотики принадлежат к различным группам соединений. Среди них углеводородсодержащие антибиотики (аминогликозиды, группа ристомицина - ванкомицина и др.), макроциклические лактоны (макролиды, полиены и др.), хиноны и близкие к ним антибиотики (тетрациклины, антрациклины и др.), пептиды, пептолиды (пенициллины, цефалоспорины, грамицидин С, актиномицины) и др. Антибиотики разделяются на: антибактериальные, способные подавлять развитие бактерий (бактериостатическое действие) или убивать их (бактерицидное действие); противоопухолевые (оливомицин, рубомицин, актиномицин, карминомицин и др.), которые задерживают размножение клеток злокачественных опухолей; противогрибковые, подавляющие рост грибов (нистатин, гризеофульвин и др.). Антибактериальные антибиотики широкого спектра действия подавляют рост как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий (тетрациклины, аминогликозиды, полусинтетические пенициллины и цефалоспорины и др.), антибиотики узкого спектра действия активны, в основном, в отношении грамположительных микробов (пенициллины, макролиды, рифампицин и др.). По молекулярному механизму действия различают антибиотики, нарушающие синтез клеточной оболочки бактерий (пенициллины и др.), синтез белков (тетрациклины, макролиды, хлорамфеникол и др.), нуклеиновых кислот в клетках (противоопухолевые антибиотики), целостность цитоплазматической мембраны (полиены).

Антибиотики применяются для лечения инфекционных болезней человека, животных и растений (длительное их применение приводит к появлению устойчивых к антибиотикам форм патогенных микроорганизмов), в животноводстве для улучшения роста и развития молодняка (добавки антибиотиков к кормам), в пищевой промышленности (консервирующие средства). Антибиотики используются в биологических исследованиях при изучении тонких механизмов биосинтеза белка и нуклеиновых кислот (тетрациклин, пуромицин и др.), механизма функционирования биологических мембран (грамицидин), трансформации нормальной клетки в злокачественную под воздействием онкогенных вирусов (рифампицин) и др. Подавляющее большинство антибиотиков получают микробиологическим синтезом и лишь небольшое число - путём химического синтеза. На основе природных антибиотиков путём химического модификации получено большое число полусинтетических антибиотиков (ампициллин, цефалексин и др.).

Из истории открытия явления антагонизма

Антагонистические взаимоотношения в мире микроорганизмов ученые наблюдали, начиная с XIX века. В конце XIX века были сделаны первые попытки применения микроорганизмов и продуктов их обмена для лечения болезней, вызванных бактериями - В. А. Манассеин (1871), А. Г. Полотебнов (1872) и др., но не имели успеха, т. к. работали с неочищенными препаратами.

Основоположником бактериотерапии можно считать Луи Пастера. Он установил, что некоторые микробы задерживают рост бацилл сибирской язвы, и что это явление может быть использовано для лечения ряда заболеваний. Как указывал Пастер, можно ввести животному бактерии сибирской язвы без того, чтобы оно заболело. Для этого достаточно, чтобы жидкость содержала суспензию заразных бактерий в смеси с обычными бактериями.

Учение об антагонизме бактерий впервые было изложено в трудах великого русского ученого И. И. Мечникова. Он полагал, что микробы, обитающие во внешней среде и в человеческом организме, могут оказать большую помощь в борьбе против заразных болезней. Мечников писал, что в процессе борьбы друг с другом микробы вырабатывают специфические вещества как орудия защиты и нападения.

В 80-х годах XIX века ученый Бушар отметил, что при росте на искусственных питательных средах синегнойная палочка является сильным антагонистом многих бактерий. Активное антибактериальное вещество из этой палочки было получено в чистом виде Эммерихом и Левом и названо пиоцианазой. Пиоционаза быстро растворяла клетки холерного вибриона и убивала палочки дизентерии, тифа, чумы, а также стафилококков, стрептококков, менингококков, пневмококков. Некоторое время пиоционазу применяли местно, как антисептик. Это был первый антибиотический препарат. Однако скоро пиоцианаза утратила практическое значение, так как во многих случаях не обладала специфической активностью. Через некоторое время из синегнойной палочки по оригинальному методу русского ученого Н. Ф. Гамалеи был получен другой лекарственный препарат - пиокластин, очень активный в пробирке против многих микробов, а также мало токсичный для животных. Пиокластин был применен в качестве лечебного средства при гонорее.

В 1929 году англичанин Александр Флеминг изучал особенности развития болезнетворных микробов - стафилококков. Однажды на чашке Петри с питательной средой, вместе со стафилококками, выросли попавшие из воздуха плесневые грибы. Подобное явление нередко бывало в лабораторной практике. Однако Флеминг увидел здесь то, что не наблюдал прежде: вокруг выросших колоний плесени стафилококки перестали развиваться и, частично растворившись, погибли.

Это явление показалось ему удивительным, требующим объяснения. Дальнейшие исследования показали, что по соседству с плесневым грибом Penicillium notatum не размножаются многие бактерии. Это свидетельствовало о выделении плесенью какого-то антибиотического вещества, названного пенициллином ("анти" - против, "биос" - жизнь, что означает средство против жизни микробов).

Флеминг установил, что продукт жизнедеятельности плесневого гриба не только действует на микробов, но, в отличие от многих химических веществ, безвреден для лейкоцитов крови человека и животных.

На первых порах новое биологически активное вещество (несмотря на его поразительные свойства) Флеминг использовал только для лабораторных целей.

Сущность антагонизма

Антагонизм широко распространен в природных микробных сообществах, состоящих из бактерий, грибов, актиномицетов, дрожжей, водорослей, простейших и других микроорганизмов. Широкое понятие антагонизма включает и такие формы взаимоотношений, как конкуренция, хищничество, паразитизм. Антагонизм в мире микробов обусловлен образованием антимикробных веществ и, в частности, антибиотиков. Взаимоотношения, обусловленные продукцией любых антимикробных веществ, можно назвать активным или прямым антагонизмом. В отличие от него существует пассивный, или косвенный, антагонизм, при котором подавление одних микроорганизмов происходит за счет изменения другими микробами условий окружающей среды в неблагоприятную для развития сторону. Антагонизм может быть односторонним (микроорганизм подавляет развитие своего конкурента, не реагируя на воздействие соперника) и двусторонним (происходит взаимное угнетение микроорганизмов в сообществе). Существует еще понятие направленного (насильственного), или вынужденного, антагонизма. При этих взаимоотношениях наблюдается образование антимикробных веществ (вероятно, различной природы, обладающих разным механизмом действия) только при совместном выращивании двух различных микроорганизмов, которые в условиях изолированного культивирования этих веществ не образуют. Антагонизм между микроорганизмами можно наблюдать и в лабораторных условиях. Активность продуцентов антибиотиков обычно выражают массой антибиотика, содержащейся в единице объема питательной среды, в которой выращивали продуцент.

Много антагонистов найдено среди представителей родов Pseudomonas, Escherichia, Shigella, Salmonella, действующих преимущественно на близкородственных бактерий. Такой (межродовой) тип антагонизма, по-видимому, имеет место у большинства систематических групп бактерий.

Специфический характер антагонистической активности узкого спектра связан со способностью бактерий продуцировать белковоподобные вещества, способные подавлять рост микробов.

Неспецифический антагонизм определяется различной интенсивностью роста бактерий в ассоциациях, особенно при условии одинаковых потребностей в источниках питания. В искусственных условиях могут быть воспроизведены явления «насильственного антагонизма», при котором одни микробы вынуждены питаться за счет других вследствие отсутствия иных источников питания.

Антагонизм постоянно проявляется в ассоциациях бактерий, формирующихся естественным путем в нестерильных полостях организма людей и животных, причем наиболее полно в условиях, оптимальных для физиологического развития микробов-антагонистов. В итоге изучения антагонистических взаимоотношений между микроорганизмами различных и весьма отдаленных систематических групп особое значение приобрела специальная область микробиологии - учение об антибиотиках.

Термин «антибиотики», или «антибиотические вещества», предложенный в 1942 г. Ваксманом, первоначально обозначал химические соединения, образуемые микроорганизмами, которые обладают способностью подавлять рост и даже разрушать бактерии и другие микроорганизмы. Это определение, как оказалось впоследствии, не совсем точно, так как в число антибиотиков нужно было бы включить вещества микробного происхождения, которые оказывают не специфическое, а общее антисептическое или консервирующее действие на живые клетки. К таким веществам относятся, в частности, спирты, органические кислоты, перекиси, смолы и др. К тому же антибактериальное действие эти соединения оказывают только в относительно высоких концентрациях. К антибиотикам следует относить только такие вещества, которые в незначительных количествах проявляют специфическое (избирательное) действие на отдельные звенья обмена веществ микробной клетки. Позже в тканях высших растений и животных были найдены соединения, способные в малых количествах специфически подавлять рост микробов. Более того, было показано, что некоторые сходные антибиотики (например, цитринин) могут синтезироваться как микробами, так и высшими растениями. Таким образом, круг организмов-продуцентов антибиотических веществ расширился, что также должно было найти отражение в термине «антибиотики». Установление структуры молекул многих антибиотиков позволило осуществить химический синтез ряда этих соединений без участия организмов-продуцентов.

Некоторые примеры антагонизма

! отношения молочнокислых и гнилостных бактерий; молочнокислые бактерии подавляют рост грамотрицательных энтеробактерий различных видов, в т. ч. условнопатогенных, населяющих кишечник человека и животных

! активное подавление синегнойной палочкой чумной палочки

! угнетение роста дрожжей актиномицетами, продуцирующих нистатин

! угнетение бацилл сибирской язвы, коринебактерий дифтерии и других гемолитическими стрептококками

! споры головни зерновых культур, попадая в почву, подвергаются воздействию почвенных антагонистов и быстро теряют жизнеспособность

! бактериофаги, относящиеся к вирусам, обладают способностью растворять бактерии



МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНТАГОНИСТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

Методы определения антагонистической активности основаны на выявлении зон подавления роста чувствительных бактерий при смешанном культивировании на плотных средах или на определении соотношения количества колоний антагониста и индикаторных бактерий, выросших после высева смеси в жидкой среде.

На плотных средах применяют метод штрихового посева и метод макроколоний.

Метод штрихового посева, при котором заведомо известный или предполагаемый антагонист засевается полосой по диаметру чашки с питательным агаром по его поверхности или в специально вырезанную «канавку», в которую помещают взвесь бактерий испытуемого штамма в полуостывшем агаре. Микробы, проверяемые по чувствительности к антагонистическому действию, засеваются перпендикулярными штрихами, как показано на рис. 1. Степень чувствительности в этом случае определяется по величине расстояния от центральной полосы культуры антагониста до начала выраженного роста бактерий, засеянных перпендикулярными штрихами.

Метод макроколоний используют обычно при испытании бактериоциногенной (антагонистической) активности нескольких штаммов бактерий, проверяемой одним индикаторным штаммом, к-рый засевается вторым слоем в смеси с полужидким агаром после предварительной обработки хлороформом бактерий, развившихся в виде макроколоний (рис. 2).

Определение антагонистической активности бактерий в жидкой среде осуществляется путем посева двух изучаемых видов в определенных количественных соотношениях с последующим высевом на плотную среду совместно инкубируемых бактерий через определенные интервалы. Высев производят с таким расчетом, чтобы на чашке выросли изолированные колонии, доступные количественному учету. По отношению числа выросших колоний тест-микроба (индикаторной культуры) к числу колоний микроба-антагониста определяют индекс антагонистической активности.

Антагонистическую активность можно определять по способности задерживать рост индикаторных бактерий культуральной жидкостью, в которую выделяются бактериоцины в процессе роста микроба-антагониста. Для этой цели используют метод «лунок». При соблюдении стерильности на пластинке агара в чашке Петри металлическими или стеклянными цилиндриками определенного диаметра (6-8 мм) выбирается столбик агара и удаляется. На его месте образуется углубление - лунка, в которую помещается испытуемая на антагонистическую активность культуральная жидкость. На одной чашке можно разместить 6-8 лунок. Перед внесением в лунки испытуемого субстрата поверхность агара орошается суспензией индикаторных бактерий, дающих равномерный газон (рост) при отсутствии антагонистического действия или рост на различных расстояниях от края лунки с культуральной жидкостью. Внося в лунки различные разведения исходной жидкости, можно определить титр антагонистической активности в условных единицах.

Использование антагонистов в сельском хозяйстве

Болезни растений широко распространены и причиняют существенный вред. Для борьбы с ними используют химические средства, а также более безопасные для окружающей среды биологические методы. Кроме того, большое значение имеет проведение профилактических мероприятий, так как некоторые патогенные организмы способны жить на растительных остатках в почве довольно долго.

Освобождению почвы от фитопатогенных организмов способствует усиление размножения в ней микробов - антагонистов возбудителей тех или иных заболеваний. Антагонизм оказывает большое влияние на плодородие почв. Обильно развиваясь в почве, полезные микробы-антагонисты задерживают развитие многих фитопатогенных бактерий и грибов и этим оздоравливают почву. Этого можно добиться введением в севооборот соответствующих растений, стимулирующих развитие и размножение в почве микробов-антагонистов, однако для широкого практического применения этого приёма необходима его экспериментальная доработка.

Для лечения растений также можно использовать микробов-антагонистов. На грибах-паразитах нередко паразитируют другие грибы (паразиты второго порядка). Так, на мучнисторосяных грибах паразитирует пикнидиальный гриб Cicinnobolus cesati; на возбудителе бурой ржавчины пшеницы (Puccinia triricina) - также пикнидиальный гриб Darluca filum. Эксперименты с грибами-паразитами второго порядка, которых наносили в виде водных суспензий на поверхность растений в профилактических целях или при борьбе с заболеваниями, дали обнадёживающие результаты. Однако для профилактических целей отмеченные микроорганизмы пока не используются.

Использование сапрофитных микроорганизмов в борьбе с паразитными грибами и бактериями основано на антагонистических отношениях различных микробов. Особенно часто это явление наблюдается в почве, которая служит местом обитания разнообразных микроорганизмов.

Некоторые сапрофитные грибы и бактерии в процессе своей жизнедеятельности выделяют ядовитые вещества (токсины), с помощью которых подавляют развитие паразитных грибов.

Хороший эффект даёт использование культур микробов-антагонистов для обработки семян, заражённых фитопатогенами, или для внесения на поверхность вегетирующих растений, а также в заражённую почву. Микроб-антагонист, уничтожая вредителя, не причиняет вреда хозяину.

Исследования в этом направлении были начаты в СССР Я. П. Худяковым (1935), который выделил бактерии рода Pseudomonas, лизирующие мицелий фитопатогенных грибов Sclerotinia и Botrytis. Этих микробов-антагонистов успешно использовали в полевых опытах для борьбы с фузариозом пшеницы, льна и т. д. Культурой Pseudomonas бактеризовали семена растений.

Оздоровлению сеянцев и саженцев сосны способствовало применение Н. А. Красильниковым миколитических бактерий при борьбе с фузариозом.

Культура Azotbacter chroococcum предупреждает заболевания сельскохозяйственных растений, вызываемые рядом грибов, например Alternaria.

По исследованиям проф. Т. Д. Страхова, споры головни зерновых культур, попадая в почву, подвергаются воздействию почвенных антагонистов и быстро теряют жизнеспособность; таким образом, почва «самоочищается» от головни.

Исследованиями многих ученых установлено также, что при корневых гнилях различных культур, вызываемых Fusarium, Helminthosporium, Rhizoctonia и другими грибами, ограничивающим фактором являются почвенные грибы -- антагонисты. К наиболее активным антагонистам относится гриб Trichoderma (из несовершенных грибов). В настоящее время в хозяйствах овощного направления в борьбе с корневыми гнилями используют биологический препарат «триходермин», предложенный ВИЗР (Н. С. Федоринчик).

Успешно бороться с мучнистой росой крыжовника, вызываемой грибом Sphaerotheca mors-uvae, позволяет опрыскивание растений настоем навоза. Это стимулирует размножение микроорганизмов на поверхности растения. В составе эпифитной микрофлоры находятся бактерии-антагонисты мучнисто-росяных грибов (грибницу и плодовые тела которых они разрушают), которые после опрыскивания начинают размножаться.

Микробов-антагонистов можно использовать и против растений-паразитов. Положительные результаты были получены при борьбе с заразихой арбузов(Orobanche aegiptyaca) с использованием патогенного для заразихи гриба Fusarium orobanches.

Некоторые культуры грибов-антагонистов применяют в борьбе с почвенной инфекцией. С. Н. Московец, В. И. Билай и другие исследователи установили, что грибы рода Trichoderma (см. фото) выделяют токсические вещества, поражающие микробов - фитопаразитов. Опыты показали, что внесение в почву культуры Trichoderma lignorum существенно уменьшает увядание хлопчатника, поражённого Verticillium albo atrum, грибные заболевания картофеля и других сельскохозяйственных культур. Рекомендуется вносить данную культуру, на основе которой создан препарат триходермин, при посеве растений.

Микробы-антагонисты не только угнетают фитопаразитов в зоне корня, но и вырабатываемые ими антибиотики проникают в ткани растений, что повышает устойчивость последних к возбудителям болезней.

Накопление микробов-антагонистов в почве зависит от различных условий.

Повышенная температура и влажность почвы, удобрения, особенно органические, хорошая обработка почвы и другие благоприятствуют развитию и накоплению антагонистов, а, следовательно, и ускоряют процесс самоочищения почвы.

Накоплению антагонистов способствуют и пропашные культуры (кукуруза, картофель, кормовые бобы и др.), так как возделывание их требует обильных удобрений и междурядной обработки почвы, т. е. условий, необходимых для развития грибов-антагонистов.

Антагонистами могут быть и некоторые вирусы. Так называемый бактериофаг (в буквальном смысле -- пожиратель бактерий) относится к вирусам, он обладает способностью растворять бактерии.

Опыты по применению бактериофага в борьбе с бактериальными болезнями растений, например с бактериальной рябухой табака, дали положительные результаты.



ТЕХНИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИКРОБОВ-АНТАГОНИСТОВ

Для обеззараживания семян их опрыскивают культурой микроорганизма, разведённой в воде. Стерилизуется не только поверхность семени, но и зона корня, куда переходят микроорганизмы и начинают там размножаться.

При высадке рассады и саженцев их корни смачивают взвесью в воде соответствующих микробов-антагонистов. Водную взвесь микробов можно также использовать для опрыскивания надземных частей повреждённых растений, а также для профилактических целей.

Препараты, предназначенные для борьбы с почвенной инфекцией (типа триходермина), вносят в почву при посеве. Пока микробы-антагонисты систематического применения в сельском хозяйстве не получили.

Применение антибиотиков для защиты растений

Некоторые микробы угнетают рост других с помощью вырабатываемых ими веществ, называемых антибиотиками. О них говорилось в самом начале (см. «антагонизм. Основные понятия»). Каждый антибиотик имеет характерный для него «спектр» действия, то есть подавляет развитие определённой группы микроорганизмов. В настоящее время антибиотики получают не только из микроорганизмов, но синтетическим путем. Так, созданы препараты стрептомицин, биомицин, пенициллин, микроцид и др.

Антибиотики различаются между собой характером их воздействия на микроорганизмы. Одни из них приостанавливают рост микробов или оказывают бактериостатическое действие, другие убивают микробные клетки, то есть действуют бактерицидно, третьи вызывают не только гибель, но и лизис (растворение) микробный клеток. Часто воздействие антибиотика меняется в зависимости от его дозировок.

Практически антибиотики стали применять в 40-х годах прошлого столетия, хотя, как уже отмечалось выше, явление микробного антагонизма было известно давно.

Сейчас внимание исследователей привлекает использование для борьбы с некоторыми болезнями растений антибиотических веществ, имеющих ряд преимуществ по сравнению с химическими. Химические препараты вредно действуют не только на фитопаразитов, но и на высшие растения, и на микрофлору почвы. Антибиотики же обладают селективным действием - убивают вредителя, а н растительный организм не влияют или, в некоторых случаях, дают стимулирующий эффект. Однако, вещества, токсически действующие на растения, могут быть и среди антибиотиков, и их не следует использовать в защите растений.

Применение в сельском хозяйстве антибиотиков медицинского назначения может содействовать появлению резистентных форм патогенных для человека и животных микроорганизмов. Поэтому микробиологами была проведена большая работа по изысканию антибиотических препаратов, специально предназначенных для использования в растениеводстве.

Основная часть в начальном периоде этих работ в СССР была выполнена Н. А. Красильниковым и его сотрудниками.

Так, С. А. Аксаровой был получен антибиотик актиномицетного происхождения, давший хороший результат при борьбе с гоммозом хлопчатника.

Р. О. Мирзабекян с успехом использовал антибиотик актиномицетного происхождения для борьбы с бактериальным увяданием абрикоса и персика, вызываемого неспорообразующей палочкой Bac. armeniaca.

Найдены антибиотики, предупреждающие развитие бактериального некроза у цитрусовых культур, вызываемого Pseudomonas citriputealis. Плоды, обработанные этими веществами, сохраняются в течение длительного времени без признаков порчи.

Ещё в СССР готовили препарат «трихотецин» из культуры гриба Trichothecium roseum. В форме 1%-го дуста он хорошо действует против корневых гнилей ячменя и пшеницы, форме 10%-го смачивающегося порошка - в теплицах против мучнистой росы огурца.

Ещё используют «фитобактериомицин» (ФБМ), продуцент которого Streptomyces lavandula. Препарат применяют для обработки семян фасоли и сои с целью борьбы с бактериозами; семян пшеницы - против корневых гнилей.

Препарат «триходермин» применяется для борьбы с вилтом хлопчатника. Продуцент этого препарата - гриб Trichoderma lignorum.

Отечественный препарат «гризин» (продуцент Str. griseus) эффективен в борьбе с рядом грибных и бактериальных болезней растений (гоммоз хлопчатника, бактериальное увядание абрикоса и др.). Он обладает также стимулирующим действием на растения.

За рубежом используют «валидомицин» (продуцент Str. hygroscopicus), специфически активный против фитопатогенных грибов рода Rhizoctonia, вызывающих увядание листового влагалища риса. Этот антибиотик применяют также при борьбе с чёрной паршой и коричневой гнилью картофеля.

В США и Японии выпускают несколько препаратов, содержащих антибиотик актидион (циклогексимид), который готовят на основе Str. griseus. Эти препараты активны против ржавчины сосны, вилта дуба, цитоспороза персика и сливы, мучнистой росы роз. Их используют при заболеваниях пшеницы и кукурузы, вызываемых грибами родов Fusarium, Helmintosporium, против твёрдой и пыльной головней ячменя, стеблевой ржавчины пшеницы и т. д.

В Японии для предупреждения заболевания риса очень опасной грибной болезнью - пирикуляриозом - и для лечения больных посевов широко применяют антибиотик бластидицин S. Продуцент - актиномицет Str. griseochromogenes. Он даёт соединение, которое в 10-100 раз токсичнее ртутно-органических препаратов. При частой обработке посевов вызывает некротическую пятнистость листьев риса и небезвреден для людей. Поэтому сейчас чаще используют для борьбы с пирикуляриозом другие антибиотики, особенно касугомицин (касумин), который получают из культуры Str. casugoensis. Он убивает также ряд грибов, поражающих овощные, технические культуры и плодовые насаждения. Этот антибиотик нефитотоксичен и безвреден для людей и животных. Применяют в Японии и антибиотик полиоксин D против увядания листового влагалища листа, альтернариоза груши и яблони. Помимо отмеченных, для борьбы с фитопатогенными микроорганизмами за рубежом производят и другие антибиотики, продуцентами которых являются преимущественно актиномицеты и грибы.

Фитонциды

Развитие паразитных грибов и бактерий может задерживаться и под действием некоторых антибиотических веществ, выделяемых растениями. Такие вещества получили название фитонцидов.

По мере развития науки об антибиотиках, полученных из низших растений, продолжается изучение фитонцидов-антибиотиков из высших растений.

Развитие растений нередко сопровождается выделением летучих веществ, обладающих антимикробными свойствами.

Способность живых растительных клеток выделять в процессе жизнедеятельности антимикробные яды названа советскими учеными фитонцидообразованием, а эти яды - фитонцидами (Б. П. Танин).

Фитонциды, как фактор самозащиты, не только предохраняют живые ткани от размножения в них микробов, но одновременно активизируют многие жизненные функции растений. Являясь побочными продуктами обмена веществ растений, фитонциды образуются только живыми клетками.

Практически любое растение обладает фитонцидными свойствами, но разные виды и даже разные органы одного и того же вида растений характеризуются разными фитонцидами. Фитонциды, образуемые одним видом растений, могут оказывать стимулирующее или угнетающее действие на другой вид, изменять почвенную микрофлору, а также вызывать заболевания животных и человека.

Играя защитную роль, фитонциды оказывают бактерицидное или бактериостатическое действие. В большинстве случаев это не одно какое-либо вещество, а комплекс органических соединений, как, например, фитонциды чеснока, из которых выделен аллицин, дефензонат, сативин и выяснено химическое строение еще ряда препаратов. Из них полностью изучено химическое строение и осуществлен синтез лишь аллицина.

Разнообразие фитонцидов обеспечивается самой природой - они образуются почти всеми высшими растениями.

В шишках хмеля содержится смесь веществ особого характера - гумулоны и луполоны. Эти антибиотики активны во внешней среде против грамположительных и кислотоустойчивых микробов.

Летучие фитонциды лука, чеснока, хрена и других сильно действуют на патогенные грибы и бактерии.

По данным А. Д. Липецкой, споры головни быстро погибают под действием выделений лука и хрена (растертых в кашицу).

При обработке семян капусты соком чеснока, разбавленного водой в 3 раза, происходит их оздоровление от фомоза (по Е. К. Бурыхиной).

Таким образом, имеются большие перспективы применения биологического метода борьбы с болезнями растений.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Биологический энциклопедический словарь. - М.: ДиректМедиа Паблишинг. 2006. - с. 9628

2. Ермольева З.В. «Биологически активные вещества» - Москва: Знание, 1966 - с. 32

3. «Жизнь растений» в 6-ти томах - М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров. 1974.

4. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. «Микробиология» - М.: Агропромиздат, 1987 - с. 368

5. Молекулярные основы действия антибиотиков, пер. с англ., М., 1975; Handbook of Antibiotic Compounds, v. 1-7, Boca-Batorn, 1980-81.

6. Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989.

7. http://artdizz.ru/?p=2202#more-2202 вход 20 ноября 2011 года

8. http://selhozrabota.ru/archives/49 вход 20 ноября 2011 года

9. http://slovari.yandex.ru вход 20 ноября 2011 года

Размещено на Allbest.ru