Патент на изобретение №2328493

(54) ПРИМЕНЕНИЕ УСНИНОВОЙ КИСЛОТЫ В КАЧЕСТВЕ СИНЕРГИСТА ИНСЕКТИЦИДОВ НА ОСНОВЕ ЭНТОМОПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству и может быть использовано для повышения биологической эффективности инсектицидных препаратов на основе энтомопатогенных микроорганизмов. Повышение эффективности инсектицидных препаратов достигается путем использования усниновой кислоты в качестве синергиста таких инсектицидов. Показано увеличение процента гибели гусениц пчелиной огневки, личинок колорадского жука и гусениц непарного шелкопряда при использовании смеси усниновой кислоты и энтомапатогенных микроорганизмов, таких как грибы Metarhizium anisopliae и Beauveria bassiana (конидии), бактерии Bacillus turhingiensis (спорово-кристаллическая масса), вирус ядерного полиэдроза сем. Baculoviridae. 3 табл.

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству и может быть использовано для повышения биологической эффективности инсектицидных препаратов на основе энтомопатогенных микроорганизмов.

Описаны синергетические смеси для повышения смертности насекомых, в которых одновременно используются энтомопатогены и химические инсектициды.

Так, энтомопатогенные грибы Beauveria bassiana и имидаклоприд в сублетальных дозах изучались в лабораторных условиях на Nilaparvata lugens (Homoptera: Delphacidae) [Pest management science, 61 (4), p.363-370, Apr 2005]. Показано, что потенциальным средством для борьбы с вредителями является именно смесь гриба В.bassiana и имидаклоприда.

Имидаклоприд (никотиноидный пестицид) – относительно новый системный инсектицид. Он работает, блокируя элементы нервной система насекомого, которые более восприимчивы к токсическому влиянию имидаклоприда, чем таковые у теплокровных животных.

Имидаклоприд производится фирмой Bayer CropScience. Начиная с его запуска в производство в 1991 г., препараты, содержащие имидаклоприд, получили регистрацию приблизительно в 120 странах и продаются в огромных количествах для использования на более чем 140 сельскохозяйственных культурах. В связи с этим накоплен большой массив данных о токсичности имидаклоприда.

ВОЗ рассматривает имидаклоприд как умеренный яд. Его кратковременное воздействие (острая токсичность) на теплокровных вызывает недостаток координации, тремор, диарею и потерю веса, при хроническом воздействии особенно страдает щитовидная железа. Препарат обладает мутагенными свойствами, влияет на репродуктивную функцию (увеличивает количество самопроизвольных абортов и увеличение количества потомства с нарушениями скелета). Острое отравление птиц имидаклопридом вызывает у них неспособность летать, нарушения в координации и продолжении рода, широко варьируясь для разных птиц своими последствиями. Препарат ядовит для рыб, особенно для молодых особей, и пресноводных ракообразных, высокотоксичен для медоносных пчел, земляных червей и божьих коровок. Препарат загрязняет своим присутствием овощные культуры, обрабатывавшиеся им, попадает в грунтовые воды, а затем и в реки.

К тому же, являясь остро и хронически ядовитым по отношению к человеку и полезным животным, загрязняя окружающую среду, он становится безопасным по отношению к вредителям, выработавшим к нему резистентность.

Описано [US4668511] использование смеси бакуловирусов совок (Spodoptera littoralis или Mamestra brassicae) и светостабильного пиретроида для борьбы с чешуекрылыми насекомыми-вредителями. В качестве светостабильного пиретроида используется дельтаметрин. Опыты на хлопковой плантации, произведенные смесью бакуловируса Mamestra brassicae с дельтаметрином, позволили выявить синергизм этой смеси, принимая в качестве критерия выход хлопковых семян. Действительно, смесь дозы дельтаметрина, равная 1/10 нормальной дозы, которая обычно рекомендуется (25 г активного вещества на 1 га) и прививки бакуловируса Mamestra brassicae в 1×10¹³ полиэдров на 1 га, обеспечила значительное увеличение выхода хлопковых семян по отношению к тем же инсектицидам, употребляемым отдельно в тех же дозах. Показано, что предпочтительные дозы пиретроида соответствуют разбавлениям от 1/5 до 1/100 нормальной дозы, обычно применяемой для данного соединения (с учетом лабораторных или полевых испытаний). Для бакуловирусов, употребляемых в смеси с дельтаметрином, летальные дозы соответствуют приблизительно значениям между 1/5 и 1/10 употребляемой нормальной дозы. Таким образом, возможно употребление бакуловирусов в количествах меньше или равных обычно рекомендуемым (1×10¹³ полиэдров на 1 га). Применение указанной смеси возможно не только на хлопчатнике, но и на сое, рисе, маисе, свекле, табаке, огородных культурах (томаты, капуста, бобы), на кормовых травах (люцерна, клевер), на винограде, цитрусовых, кофейном, тутовом и чайном деревьях, бананах.

Дельтаметрин относится к пиретроидам второго поколения – синтетическим аналогам природных пиретринов, он является инсектицидом широкого спектра действия, используется на хлопке, пшенице, кукурузе, люцерне и других зерновых культурах. Дельтаметрин, подобно всем синтетическим пиретроидам, является нейротоксином.

Острое отравление людей дельтаметрином приводит к таким последствиям, как атаксия, судороги, паралич, дерматит, отек, одышка, головная боль, раздражительность, периферический васкулярный коллапс, ринорея, звон в ушах, тремор, диарея, рвота и смерть от удушья. Аллергические реакции проявляются в виде анафилаксии, бронхоспазма, эозинофилии, лихорадки, гиперсенситивной пневмонии, бледности, поллиноза, усиленного потоотделения, внезапного отека лица, век, губ и слизистых оболочек, тахикардии. Зафиксировано много случаев кожного отравляющего воздействия дельтаметрина при использовании в сельском хозяйстве в отсутствие адекватных мер предосторожности и множество фактов случайного или суицидального отравления при приеме внутрь доз 2-250 мг/кг. Оральное попадание дельтаметрина в организм вызывает эпигастральную боль, тошноту и рвоту. Дозы 100-250 мг/кг способны вызвать кому за 15-20 минут.

Дельтаметрин токсичен для рыб и зоопланктона, что увеличивает зарастание водоемов водорослями, а также для медоносных пчел и других полезных насекомых.

Таким образом, присутствие в синергетической смеси токсичных синтетических химических инсектицидов приводит к утрачиванию селективности биопрепаратов, а следовательно, к вредным последствиям для человека, полезных животных и всей окружающей среды. К тому же использование химических инсектицидов в пониженных дозировках может приводить к ускоренному формированию резистентности насекомых к инсектицидам [Харсун А.И. Биохимия насекомых. Кишенев: Картя Молдавенска, 1976. 270 с.].

Задачей изобретения является новый безопасный и эффективный синергист инсектицидов на основе энтомопатогенных микроорганизмов.

Поставленная задача решается применением усниновой кислоты формулы I

в качестве синергиста инсектицидов на основе энтомопатогенных микроорганизмов.

Начиная со своего первого выделения в 1844 г., усниновая кислота (2,6-диацетил-7,9-дигирокси-8,9b-диметил-1,3(2Н, 9bН)-дибензо-фурандион) стала наиболее широко изучаемым метаболитом лишайника и одним из немногих коммерчески доступных. Усниновая кислота содержится в лишайниках, и особенно много ее в лишайниках родов Alectoria, Cladonia, Usnea, Lecanora, Ramalina и Evernia. Многие лишайники и экстракты, содержащие усниновую кислоту, использовались в фармацевтике, парфюмерии, косметике и экологии. Усниновая кислота в виде чистой субстанции использовалась в кремах, зубной пасте, жидкости для полоскания рта, дезодорантах и солнцезащитных средствах, в некоторых случаях как действующее вещество, в других как консервант. В дополнение к антимикробной активности по отношению к патогенам человека и растений усниновая кислота проявила противовирусную, антипротозойную, антипролиферативную, противовоспалительную активность, а также болеутоляющее действие. В экологии усниновая кислота проявила себя как ингибитор роста, гербицид и инсектицид [Usnic acid, К. Ingolfsdottir, Phytochemistry, 61 (2002), 7, 729-736].

Синергетические свойства усниновой кислоты изучались на гусеницах пчелиной огневки (Galleria mellonella) лабораторной популяции, личинках колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata), собранных на растениях картофеля в республике Татарстан, и гусеницах непарного шелкопряда (Limantria dispar), собранных в Новосибирской области. Для работы использовали гусениц V возраста пчелиной огневки, личинки II-го возраста колорадского жука и гусениц II-го возраста непарного шелкопряда. Для инфицирования насекомых использовали штаммы энтомопатогенных микроорганизмов из коллекции Института систематики и экологии животных СО РАН. Инфицирование насекомых энтомопатогенными грибами проводили контактным способом, путем опрыскивания суспензией конидий, инфицирования бактериями и вирусами – пероральным способом, путем нанесения суспензии спор бактерий и вирионов на корм насекомых.

Для оценки влияния усниновой кислоты на развитие инфекционных заболеваний проводили совместную обработку насекомых энтомопатогенными микроорганизмами и усниновой кислотой. Для этого усниновую кислоту растворяли в ацетоне, затем ацетоновые растворы с различной концентрацией усниновой кислоты добавляли к суспензии конидий грибов, спор бактерий и вирионов, полученную смесь использовали для инфицирования насекомых. В контрольных вариантах использовали обработку насекомых физиологическим раствором с добавлением эквивалентных количеств ацетона, а также обработку насекомых по отдельности энтомопатогенными микроорганизмами и усниновой кислотой, суспензированными в ацетоне. Результаты таких экспериментов содержатся в первой строчке каждой таблицы.

Обработку проводили однократно, в лаборатории – путем кратковременного (1-2 сек) окунания насекомых в водную суспензию конидий энтомопатогенных грибов, в полевых условиях – методом опрыскивания растений водной суспензией конидий энтомопатогенных грибов. В воду предварительно добавляли усниновую кислоту, растворенную в ацетоне (методы инфицирования описаны выше).

Эффективность использования усниновой кислоты в качестве синергиста для биопрепаратов на основе энтомопатогенных микроорганизмов может быть продемонстрирована примерами, приведенными ниже.

Пример 1. В лабораторных условиях было изучено влияние усниновой кислоты на развитие грибных инфекций у насекомых при экспериментальном их инфицировании. В качестве тест-объектов использовали личинок колорадского жука, гусениц пчелиной огневки и непарного шелкопряда. Личинок колорадского жука собирали в природных условиях (пос.Кольцове Новосибирской обл.). В лаборатории их содержали в стеклянных 3-литровых банках при комнатной температуре и естественном освещении. В качестве корма использовали листья и стебли картофеля. Гусениц непарного шелкопряда выводили из яйцекладок, собранных в природных условиях (Татарский район Новосибирской области). Яйцекладки хранили в холодильнике при +3-4°С. Для получения гусениц их помешали в чашки Петри и оставляли на несколько дней при комнатной температуре (+18-20°С). Гусениц содержали в аналогичных условиях, что и личинок колорадского жука. В качестве корма использовали листья березы. Гусениц пчелиной огневки разводили в лабораторных условиях: без освещения, при температуре 31±1°С, корм – искусственная среда Вейзера.

Для инфицирования насекомых использовали коллекционные штамма грибов Metarhizium anisopliae и Beauveria bassiana (в форме конидий). Инфицирование насекомых грибами проводили контактным методом путем кратковременного, на 1-2 сек, погружения в суспензию конидий с титром 1,5±0,5×10⁶ в 1 мл. Данная концентрация обеспечивала гибель насекомых на уровне 10-30%. Для оценки влияния усниновой кислоты на развитие инфекционных заболеваний проводили совместную обработку насекомых энтомопатогенными грибами и усниновой кислотой. Для этого усниновую кислоту растворяли в ацетоне, затем ацетоновый раствор в различных количествах добавляли к суспензии конидий грибов, полученную смесь использовали для инфицирования насекомых. В контрольных вариантах использовали обработку насекомых физиологическим раствором, в который было добавлено эквивалентное количество ацетона. В эксперименте также были заложены варианты, в которых насекомые были обработаны усниновой кислотой отдельно от энтомопатогенных микроорганизмов. При этом усниновая кислота была использована в сублетальных концентрациях: для обработки гусениц пчелиной огневки и непарного шелкопряда – 0,01%, для личинок колорадского жука – 0,005%.

Повторность эксперимента 4-кратная, количество насекомых на повторность 20-30 шт. на повторность.

В результате экспериментов было установлено, что усниновая кислота обладает свойством существенно увеличивать гибель насекомых при инфицировании их энтомопатогенными микроорганизмами (Табл.1).

Пример 2. В полевом мелкоделяночном опыте проведено изучение эффективности препаратов на основе энтомопатогенных грибов и бактерий против личинок колорадского жука и влияние на их эффективность усниновой кислоты. В работе были использованы следующие коммерческие препараты: Боверин, СУХ П, Г (основа – конидии гриба B.bassiana, не менее 2 млрд. спор на 1 г препарата, изготовитель – НВЦ «Биодрон») и Битоксибацилин, СП (основа – споровокристаллическая масса бактерии B.thuringiensis, биологическая активность не менее 1500 ЕА на 1 мг препарата, изготовитель – ПО «Сиббиофарм»).

Опыты проводили в Искитимском районе Новосибирской области в 2005 г. Опыт был заложен на частных посадках картофеля. Размер делянок – 50 м². Обработку растений проводили вечером в безветренную погоду с помощью ручного опрыскивателя Квазар. Расход рабочей жидкости составлял около 2 л на одну делянку, концентрация конидий грибов и усниновой кислоты в рабочем растворе – 3×10⁷ конидий в 1 мл и 0,005% соответственно. В контроле обработку растений не проводили. В эксперименте также был заложен опыт по применению усниновой кислоты отдельно от энтомопатогенных грибов для оценки ее инсектицидных свойств.

⁷ полиэдров/мл и совместно вирусом и усниновой кислотой при тех же концентрациях. Раствор усниновой кислоты и суспензия вируса вносились в крону деревьев с помощью моторизированного ранцевого генератора SHTIL. Учет смертности гусениц проводили на 14 сутки после обработки. Для учета насекомых использовали метод спуска кроны.

В результате работы было установлено, что усниновая кислота обладает свойством существенно увеличивать гибель насекомых при инфицировании их энтомопатогенными микроорганизмами. При этом усниновая кислота обладала слабыми инсектицидными свойствами по отношению к личинкам колорадского жука (см. Табл.1). Дозы усниновой кислоты подбирали в зависимости от чувствительности насекомых, то есть в эксперименте были использованы сублетальные дозы. В экспериментах с пчелиной огневкой использовали наиболее высокие дозы, поскольку кутикула гусениц данного вида насекомого характеризуется невысокой проницаемостью.

Гибель насекомых начиналась на вторые-третьи сутки после обработки и заканчивалась на шестые-седьмые сутки. В таблицах представлена суммарная гибель насекомых, зафиксированная в лабораторных экспериментах. В третьем столбце каждой таблицы указан процент смертности насекомых, полученный при обработке только энтомопатогенными препаратами; в четвертом столбце указаны проценты гибели насекомых при одновременной обработке энтомопатогенными препаратами и усниновой кислотой. Следует отметить значительный рост гибели насекомых при добавлении усниновой кислоты ко всем энтомопатогенным препаратам и на всех типах насекомых.

Таким образом, при применении усниновой кислоты в качестве синергиста инсектицидов на основе энтомопатогенных микроорганизмов:

– увеличивается процент гибели гусениц пчелиной огневки по сравнению с обычным инфицированием энтомопатогенными грибами и бактериями;

– увеличивается процент гибели личинок колорадского жука по сравнению с обычным инфицированием энтомопатогенными грибами и бактериями;

– увеличивается процент гибели гусениц непарного шелкопряда по сравнению с обычным инфицированием энтомопатогенными грибами, бактериями и вирусами.

Преимущества использования усниновой кислоты в качестве синергиста инсектицидов на основе энтомопатогенных микроорганизмов в том, что усниновая кислота – вещество природного происхождения, а потому более безвредное для человека, полезных животных и всей окружающей среды.

Формула изобретения

Применение усниновой кислоты формулы I

в качестве синергиста инсектицидов на основе энтомопатогенных микроорганизмов.