ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ BACILLUS THURINGIENSIS У ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ФІТОФАГІВ (НА ПРИКЛАДІ ПОПУЛЯЦІЇ LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY.)
Objective. To evaluate the functional activity of entomopathogenic strains of Bacillus thuringiensis 87 and 800 during bioassay on the target object — the Colorado beetle population depending on the characteristics of bacterial cultivation. Methods. Microscopic, microbiological (to cultivate bacteri...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/494 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Agriciltural microbiology |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Agriciltural microbiology| _version_ | 1871466292796456960 |
|---|---|
| author | Бойко, М.В. Патика, М.В. Борко, Ю.П. Патика, Т.І. |
| author_facet | Бойко, М.В. Патика, М.В. Борко, Ю.П. Патика, Т.І. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "М.В. Бойко",
"institution": "Національний університет біоресурсів і природокористування України"
},
{
"author": "М.В. Патика",
"institution": "Національний університет біоресурсів і природокористування України"
},
{
"author": "Ю.П. Борко",
"institution": "ННЦ «Інститут землеробства Національної академії аграрних наук України»"
},
{
"author": "Т.І. Патика",
"institution": "Державна установа «Інститут медицини праці імені Ю. І. Кундієва Національної академії медичних наук України»"
}
] |
| author_sort | Бойко, М.В. |
| baseUrl_str | https://smic.in.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T10:10:51Z |
| description | Objective. To evaluate the functional activity of entomopathogenic strains of Bacillus thuringiensis 87 and 800 during bioassay on the target object — the Colorado beetle population depending on the characteristics of bacterial cultivation. Methods. Microscopic, microbiological (to cultivate bacteria on different media and determine the spore titre), bioassay (on the larvae of the natural population of Leptinotarsa decemlineata Say during the period of dominance of the younger age (L1–2), model laboratory and field experiments with potatoes (to determine the degree of entomocidity of the studied strains), weight (to estimate the yield of potatoes during continuous harvesting from plots), biochemical (to determine the content of starch and sugar in potato tubers), statistical. The entomocidal activity of the spore-crystal complex of bacteria was calculated according to Abbott and Franz. Results. The highest productive yield of entomocidal components in liquid presentations of B. thuringiensis occurs on yeast-polysaccharide and cabbage digest media (spore titre ranges from 2.2 to 3.1 billion/mL and 3.6 and 4.7 billion/mL, respectively). According to the entomocidal activity against the larvae of Leptinotarsa decemlineata Say. (L1–4), strains of B. thuringiensis 800 and 87 demonstrated effective parameters from 96.0% and higher at Day 10 of the laboratory experiment. In field conditions, the high functionality of B. thuringiensis 87 (entomocidal activity 95.0–98.0 %), which is not inferior to the chemical variant of spraying potato plants (Koginor, where the death of larvae at Day 7–10 is 96.0–99.0 %). Conclusion. As a result of the conducted research, the efficiency of the use of natural strains of B. thuringiensis 87 and 800 in the formation of potato plant protection systems against phytophages Leptinotarsa decemlineata Say was proven. This confirms high potential of justified application of these strains in agricultural production. |
| doi_str_mv | 10.35868/1997-3004.35.66-72 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:26:39Z |
| format | Article |
| fulltext |
66
ЗАХИСТ РОСЛИН
Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35. С. 66–72.
ISSN 1997-3004
https://doi.org/10.35868/1997-3004.35.66-72
УДК 579.64:631.932
ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ BACILLUS THURINGIENSIS
У ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ФІТОФАГІВ (НА ПРИКЛАДІ
ПОПУЛЯЦІЇ LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY.)
М. В. Бойко1, М. В. Патика1, Ю. П. Борко2, Т. І. Патика3
1Національний університет біоресурсів і природокористування України
вул. Героїв Оборони, 13, корп. 4; м. Київ, 03041, Україна
2ННЦ «Інститут землеробства Національної академії аграрних наук України»
вул. Машинобудівників, 2Б; смт. Чабани, Київська область, 08163, Україна
3Державна установа «Інститут медицини праці імені Ю. І. Кундієва
Національної академії медичних наук України»
вул. Саксаганського, 75; м. Київ, 01033, Україна
e-mail: yulia_borko@ukr.net
Мета. Оцінити функціональну активність ентомопатогенних штамів Bacillus thuringi-
ensis 87 та 800 у біотестуванні на цільовому об’єкті — популяції колорадського жука за-
лежно від особливостей культивування бактерій. Методи. Мікроскопічні, мікробіологічні
(для культивування бактерій на різних середовищах та визначення титру спор), біотесту-
вання (на личинках природної популяції Leptinotarsa decemlineata Say у період домінування
молодшого віку (L1–2)), модельного лабораторного та польового дослідів з картоплею (для
визначення ступеня ентомоцидності досліджуваних штамів), ваговий (для оцінки урожай-
ності картоплі за суцільного збирання урожаю з ділянок), біохімічні (для визначення вмісту
крохмалю й цукру в бульбах картоплі), статистичні. Ентомоцидну активність споро-
кристалічного комплексу бактерій розраховували за формулами Аббота та Франца. Ре-
зультати. Найбільший продуктивний вихід ентомоцидних компонентів у рідких препарати-
вних формах B. thuringiensis відбувається на дріжджо-полісахаридному та капустяному
живильних середовищах (титр спор у межах 2,2‒3,1 млрд/мл та 3,6 і 4,7 млрд/мл відповід-
но). За ентомоцидною активністю щодо личинок Leptinotarsa decemlineata Say. (L1–4) штами
B. thuringiensis 800 і 87 продемонстрували результативні показники від 96,0 % і вище на де-
сяту добу лабораторного досліду. В польових умовах доведено високу функціональність
B. thuringiensis 87 (ентомоцидна активність 95,0‒98,0 %), яка не поступається хімічному
варіанту обприскування рослин картоплі (препарат Когінор, де загибель личинок на 7‒10-у
добу складає 96,0‒99,0 %). Висновки. У результаті проведених досліджень доведено ефек-
тивність застосування природних штамів B. thuringiensis 87 і 800 у формуванні систем за-
хисту рослин картоплі від фітофагів Leptinotarsa decemlineata Say. Це свідчить про високий
потенціал обґрунтованого застосування зазначених штамів у сільськогосподарському ви-
робництві.
Ключові слова: Bacillus thuringiensis, функціональна активність, титр спор, ентомоцид-
ність, Leptinotarsa decemlineata Say.
Вступ. Науковий інтерес до спорових
бактерій роду Bacillus пов’язаний з різнома-
нітністю екологічних ніш, які вони займають
(від різних форм паразитизму до коменсалі-
зму, мутуалізму) й специфічною будовою
(здатністю до утворення ендоспор) та здатні-
© М. В. Бойко, М. В. Патика, Ю. П. Борко, Т. І. Патика, 2022
67
стю до синтезу широкого спектру активних
первинних і вторинних метаболітів [1‒3].
Аеробні Bacillus spp. володіють високим рів-
нем ентомотоксичності для цільових об’єк-
тів, антагоністичної активності щодо широ-
кого спектру патогенної та умовно патоген-
ної мікробіоти, стійкі до несприятливого
впливу агресивного середовища, невимогли-
ві до умов зберігання та тривалий період
зберігають свою життєздатність і функціо-
нальну активність [4; 5].
Аналіз останніх публікацій і дослід-
жень. Широка мінливість бактерій роду Ba-
cillus та різноманітна біологічна активність
обумовлюють високу внутрішньовидову ге-
терогенність деяких видів бацил. Вірулент-
ність ентомопатогенних бактерій Bacillus
thuringiensis та синергічний прояв інсекти-
цидних та антагоністичних, літичних власти-
востей сприяють формуванню вирішальних
умов ефективності та перспективності засто-
сування цих мікроорганізмів у багатокомпо-
нентній біологічній системі та в сучасному
агровиробництві (захист рослин від фітофа-
гів, фітопатогенних мікроміцетів) [6‒8]. Для
фітозахисту розробляються інноваційні мік-
робні технології на основі різних біоваріан-
тів (підвидів) ентомопатогенних бактерій
Bacillus spp., які мають широкий спектр фун-
кціональності щодо фітофагів. За масштаба-
ми біотехнологічних виробництв пріоритет
належить мікробним препаратам, створеним
на основі B. thuringiensis Berliner (наприклад,
var. thuringiensis проти лускокрилих фітофа-
гів (Lepidoptera); var. israelensis, що уражує
личинок двокрилих (Diptera); var. tenebrionis,
var. darmstadiensis тощо, високоактивним
проти жуків (Coleoptera). Отже, ентомопато-
генні організми з різним рівнем контагіозно-
сті привертають все більш пильну увагу нау-
ковців і практиків як засоби не тільки разо-
вого пригнічення чисельності фітофагів, але
й як такі, що слугують для створення штуч-
них вогнищ епізоотій у популяціях видів, які
стримують масове розмноження, наростання
чисельності та шкідливості. Володіючи вибір-
ковою дією, ентомопатогенні бактерії забез-
печують активну участь інших природних
регуляторів чисельності в контролі фітофагів
та збудників хвороб [9; 10]. Отже, розши-
рення та поглиблення знань щодо біологіч-
ного різноманіття та функціональної актив-
ності штамів бактерій B. thuringiensis, ізо-
льованих із природних популяцій хворих і
загиблих комах, є надзвичайно актуальними
фундаментальними дослідженнями, оскільки
ці ентомопатогенні бактерії продукують ши-
рокий спектр біологічно активних речовин, а
їх синтез залежить від низки факторів (умов
культивування, токсигенності, реакцій специ-
фічності тощо). Для ефективного біологічно-
го контролю фітофагів, стабілізації агроце-
нозів, зменшення пестицидного навантажен-
ня на них необхідно ґрунтовно досліджувати
корисні властивості штамів B. thuringiensis та
формувати сучасний науково-технологічний
кластер для виробництва мікробних препа-
ратів поліфункціональної дії.
Мета роботи — оцінити функціональну
активність штамів B. thuringiensis через кри-
терій ентомотоксичності щодо популяції ко-
лорадського жука (Leptinotarsa decemlineata
Say.).
Матеріали і методи. Об’єктами дослі-
дження слугували штами B. thuringiensis var.
thuringiensis (H1) 800 (референтний) та
B. thuringiensis var. thuringiensis (H1) 87 (се-
лективний) із колекції корисних ґрунтових
мікроорганізмів Інституту сільськогосподар-
ської мікробіології та агропромислового ви-
робництва (ІСМАВ) НААН, м. Чернігів.
Для аналізу токсигенних властивостей
досліджувані штами бацил культивували на
універсальних живильних середовищах МПА,
МПБ (м’ясо-пептонний агар; м’ясо-пептон-
ний бульйон), LB (Луріа-Бертрані), а також
на лабораторно-промислових середовищах
дріжджо-полісахаридного складу: 3,0 % —
білково-вітамінний комплекс, 1,5 % — куку-
рудзяне борошно [11]. У роботі використано
живильне середовище з мелясою (4,0 %), а
також капустяне середовище. Культивування
проводили в колбах Ерленмейєра на біотех-
нологічній качалці (режим орбітального руху
200 об./хв., температура +30 °С, упродовж
48‒72 годин). Об’єм середовища 50, 100 мл;
кількість інокулюму — не менше ніж 4,0 %
від об’єму середовища. Кількісний аналіз ба-
ктеріальних клітин проводили за стандарт-
ним мікробіологічним посівом на агаризова-
ні середовища (титр колонієутворювальних
одиниць, КУО, не менше ніж 1,5‒2,0 млрд/мл
культуральної рідини), а також прямим мік-
роскопіюванням у камері Горяєва з викорис-
танням світлового мікроскопа Sigeta МВ-130
40х-1600х LED (імерсійний об’єктив ×90) та
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
68
безокулярної системи візуалізації клітин
EVOS FL. Будь-які зміни морфологічних оз-
нак спороутворювальної культури визначали
шляхом мікроскопіювання.
Біотест — личинки природної популяції
Leptinotarsa decemlineata Say. у період домі-
нування молодшого віку (L1–2). Інфікування
культуральною рідиною проводили у розве-
деннях 1:1, 1:10 та без розведення. Функціо-
нальну активність експериментальних рідких
препаративних форм штамів B. thuringiensis
оцінювали за основним критерієм ентомоци-
дності у модельних лабораторних та польо-
вих дослідах. В умовах лабораторних дослі-
дів оброблене листя картоплі личинки L1–4
споживали протягом трьох діб, після чого
корм замінювали свіжим необробленим. Об-
лік загиблих тест-комах визначали на 3, 5, 7 і
10-у добу. Досліди проводили в трьох повто-
реннях по 25 личинок у кожному. Модельні
польові досліди проведено на площах ком-
панії ТОВ «Біотех ЛТД», Київська область,
Бориспільський район, с. Городище. Загаль-
на площа дослідної ділянки 10 м2. Сорт кар-
топлі Моцарт. Обробка препаративними фор-
мами B. thuringiensis 87 та 800 проведена в
період масової появи личинок молодшого ві-
ку. Витрата робочої рідини — 300‒350 л/га.
До схеми дослідів для порівняння вводили ва-
ріант з обробкою рослин картоплі хімічним
інсектицидом Когінор (0,25 л/га). Ентомоцид-
ну активність споро-кристалічного комплек-
су бактерій розраховували за формулами
Аббота (1) та Франца (2) [12; 13]. Загибель у
контролі не повинна перевищувати 15,0 %.
100
100
0
k
k
M
MMA (1)
де А — ентомоцидна активність, (%);
М0 — відсоток загиблих особин у досліді;
Мк — відсоток загиблих особин у конт-
ролі.
)1(100
1
2
2
1
P
P
K
KM % (2)
де К1 — кількість комах у контролі до об-
робки;
К2 — кількість комах у контролі після
обробки;
Р1 — кількість комах у досліді до обробки;
Р2 — кількість комах у досліді після об-
робки.
Біохімічні показники якості бульб картоплі
визначали в Українській лабораторії якості і
безпеки продукції АПК Національного уні-
верситету біоресурсів та природокористу-
вання України (НУБіП). Крохмаль визначали
за питомою масою, масову частку цукру ви-
значали згідно з ДСТУ 4954:2008 «Продукти
перероблення фруктів та овочів, методи ви-
значення цукрів» [14]. Cтатистичний аналіз
даних проводили на персональному комп’ю-
тері з використанням програм Microsoft Offi-
ce Excel 10.0, Statistica 12.
Результати та їх обговорення. Створю-
ючи мікроорганізму різні умови культиву-
вання, дослідник тим самим визначає, які з
них є найбільш сприятливими для продуку-
вання біологічно активних компонентів. На
прикладі лабораторно-промислових середо-
вищ (дріжджо-полісахаридного, мелясного та
кукурудзяно-глюкозного) показано, що спе-
цифіка окремих компонентів живильного се-
редовища та їх кількісні співвідношення ма-
ють суттєве значення для розвитку штамів та
утворення ними ентомотоксичних метаболі-
тів (β-екзотоксину, δ-ендотоксину, інших су-
путніх біологічно активних метаболітів).
За результатами оцінки продуктивності
дослідних штамів B. thuringiensis var. thurin-
giensis (H1) 800 та 87 на різних живильних
середовищах встановлено, що рівень їхньої
технологічності варіював у межах 2,2‒
4,8 млрд/мл. На середовищах дріжджо-полі-
сахаридного складу та з капустяним гідролі-
затом спостерігали синхронне спороутво-
рення, яке супроводжувалося вищим вихо-
дом кристалічного δ-ендотоксину, якщо
порівняти зі звичайними універсальними се-
редовищами, що відповідає результатам,
отриманим раніше [11]. Найбільш сприятли-
вим виявилося середовище зі співвідношен-
ням білково-вітамінного комплексу до куку-
рудзяного борошна 2:1 (3,0 % і 1,5 % відпо-
відно), титр спор зберігався в діапазоні 2,2‒
3,1 млрд/мл. Найбільший титр ентомоцидних
компонентів у культурах B. thuringiensis за-
фіксовано в капустяному середовищі — 3,6 і
4,7 млрд/мл. Порушення процесу спороутво-
рення у бактерій пов’язано зі зміною їхніх
фізіологічних та біохімічних властивостей, а
також недостатнім надходженням поживних
речовин у середовище. Отже, максимальний
вихід ентомоцидних компонентів (екзо-,
ендотоксинів, супутніх біологічно активних
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
69
метаболітів) визначає подальший прояв ос-
новної функціональної активності біоагентів
препаратів цієї групи щодо спектру чутливих
(цільових) фітофагів.
За ентомоцидною активністю рідких
препаративних форм B. thuringiensis 800 і 87
щодо личинок Leptinotarsa decemlineata Say.
(L1–4) на десяту добу досліду виявлено ре-
зультативні показники (від 96,0 % і вище),
табл. 1.
Встановлено, що за інфікування личинок
штамами B. thuringiensis з меншим титром
спор (2,0–2,3 млрд/мл), отриманих після ку-
льтивування на універсальних середовищах
МПБ, LB, показники ентомоцидності не пе-
ревищували 89,0 %.
Проведені модельні дослідження підтвер-
джують дані інших авторів [7; 8; 11] про те,
що найчутливішими до дії бактеріального
споро-кристалічного комплексу B. thuringi-
ensis є личинки колорадського жука молод-
шого та середнього віку, крім цього, спосте-
рігається пряма залежність загибелі особин
від інфекційного навантаження.
В умовах Лісостепу України (ТОВ «Біо-
тех ЛТД», Київська область, с. Городище)
оцінено ефективність рідкої препаративної
форми B. thuringiensis 87, результати випро-
бувань наведено в табл. 2.
Вже на третю добу після обробки спо-
стерігали зниження чисельності фітофага, а
саме — 33,0–38,0 % загибелі личинок, а ви-
разний ефект ентомоцидності настав після
сьомої доби досліду. Відомо, що водночас
відбувається значне пригнічення секреції
травних ферментів личинок, порушення їх-
ніх трофічних ритмів та функцій кишковика
(клітин-мішені). Результати досліджень свід-
чать про високу функціональність B. thu-
ringiensis 87 — не менше ніж 98,4 %. Личин-
ки споживають незначну частину листкової
поверхні рослин (якщо порівняти з конт-
рольними неінфікованими біотестами), по-
мітно відстаючи у рості та розвитку.
Аналіз впливу фітозахисних заходів на
формування врожаю та якісного складу
бульб картоплі свідчить, що за біологічного
методу захисту рослин (препаративна форма
B. thuringiensis 87) бульби мали високий
вміст крохмалю, який удвічі перевищував
показники за застосування хімічного інсек-
тициду Когінор. Визначена масова частка
крохмалю в бульбах картоплі у варіанті з
B. thuringiensis 87 складала 4,7 %, тоді як у
варіанті з хімічним інсектицидом не переви-
щувала 2,6 % (табл. 3).
У середньому продуктивність картоплі
становила 32,12 т/га у варіанті біологічного
захисту, 18,53 т/га і 23,0 т/га — за обробки хі-
мічним інсектицидом і без обробки відповідно.
Таблиця 1. Ентомоцидна активність рідкої препаративної форми на основі штамів
B. thuringiensis (лабораторний дослід, середовище дріжджо-полісахаридного складу)
Варіанти досліду
Середній титр
спор, млрд/мл
культуральної
рідини
Відносна
похибка,
%
Загибель особин
за добою обліку, % НIР0,95
3-я 5-а 7-а 10-а
Без застосування рідкої
форми B. thuringiensis
(контроль)
– – 0,0 0,0 2,0 3,0 0,7
B. thuringiensis 87 4,73 ± 0,16 8,9 33,0 67,7 91,0 100,0 18,4
B. thuringiensis 800 3,62 ± 0,09 7,6 28,8 56,5 84,3 96,0 19,1
Таблиця 2. Ефективність рідкої препаративної форми B. thuringiensis 87 на личинках
колорадського жука (польовий дослід)
Варіанти досліду
Загибель личинок за добою обліку, %
НІР0,95
3-я 5-а 7-а 10-а
Без обробки, контроль 0 0 0 1,5 ± 0,3 0,4
Хімічний препарат Когінор 38,4 ± 0,4 69,1 ± 0,2 96,3 ± 0,3 98,9 ± 0,6 17,7
B. thuringiensis 87 32,8 ± 0,1 49,5 ± 0,1 94,6 ± 0,1 98,4 ± 0,0 18,5
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
70
Таблиця 3. Вплив препаративної форми B. thuringiensis 87 на врожайніть і якість
продукції картоплі (польовий дослід)
Варіанти
досліду
Урожайність,
т/га НІР0,95
Якісний склад бульб
Масова частка
крохмалю, % НІР0,95 Масова частка
цукру, % НІР0,95
Без обробки,
контроль 23,0 ± 0,2 0,3 4,60 ± 0,16 0,22 0,08 ± 0,02 0,01
Когінор 18,4 ± 0,2 0,2 2,63 ± 0,14 0,20 0,10 ± 0,02 0,02
B. thuringiensis 87 32,4 ± 0,4 0,7 4,72 ± 0,17 0,23 0,11 ± 0,02 0,02
Висновки. Проведені дослідження до-
зволили оцінити функціональну активність
ентомопатогенних штамів B. thuringiensis 87,
800 у біотестуванні на цільовому об’єкті —
популяції Leptinotarsa decemlineata Say. в ла-
бораторних і польових умовах. Метаболічна
активність, високий титр споро-кристалічно-
го комплексу бацил суттєво змінюють енто-
моцидну дію на личинок молодшого і серед-
нього віку. В результаті проведених дослі-
джень показники ентомоцидної активності
на 7‒10-у добу складали більше ніж 90,0 %,
що свідчить про високий потенціал та ефек-
тивність обґрунтованого застосування при-
родних штамів B. thuringiensis у практично-
му сенсі у формуванні систем захисту рос-
лин від фітофагів.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Bravo A, Gomez I, Porta H., García-Gó-
mez B. I., Almazán C. R., Pardo-Lopez L., Sobe-
rón M. Evolution of Bacillus thuringiensis Cry
Toxins Insecticidal Activity. Microbial Biotechnol.
2013. № 6. P. 17−20. https://doi.org/10.1111/j.1751-
7915.2012.00342.x
2. Wei S., Chelliah R., Park B.-J., Kim S.-H.,
Forghani F., Cho M., Park D.-S., Jin Y.-G., Oh D.
Differentiation of Bacillus thuringiensis From Bacil-
lus cereus Group Using a Unique Marker Based on
Real-Time PCR. Front. Microbiol. 2019. № 10.
P. 883. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00883
3. Crickmore N. The diversity of Bacillus thu-
ringiensis δ-endotoxins. Charles J.-F., Delecluse A.,
Nielsen-Le Roux C. (Eds.). Entomopathogenic Bac-
teria: From Laboratory to Field Application. Dor-
drecht, The Netherlands : Kluwer Academic Pub-
lishers, 2000. P. 65–79.
4. Смирнов В. В., Сорокулова И. Б., Пин-
чук И. В. Бактерии рода Bacillus — перспектив-
ный источник биологически активных веществ.
Мiкробiологічний журнал. 2001. Т. 63, № 1. С. 72–
78.
5. Safronova L. A., Zelena L. B., Klochko V. V.,
Reva O. N. Does the applicability of Bacillus strains
in probiotics rely upon their taxonomy. Canadian
Journal of Microbiology. 2012. № 58(2). P. 212–
219. https://doi.org/ 10.1139/w11-113
6. Патика Т. І., Лісовий М. М., Патика М. В.,
Колодяжний О. Ю. Біоценотичні підходи при ви-
користанні ентомопатогенних бактерій Bacillus
thuringiensis під час вегетації та в умовах збері-
гання продукції. Мікробіологічний журнал. 2016.
№ 3. C. 69–77.
7. Patyka N. V., Patyka T. I. Symbiotic micro-
bial communities of insects: functioning and ento-
mopathogenic action potential initiation on the exa-
mple of Bacillus thuringiensis. Microbiological
Journal. 2020. № 82(1). P. 62–73. https://doi.org/
10.15407/microbiolj82.01.062
8. Kriuchkova L. Biological control of leaf dise-
ase of barley with Bacillus strain. Biologija. 2017.
№ 63(3). P. 289–295. https://doi.org/10.6001/
biologija.v63i3.3584
9. Lamenha C., Finker L. Bacillus sphaericus
and Bacillus thuringiensis to insect control: process
development of small scale production to pilot plant
fermenters. Federal University of Pernambuco Bra-
sil. 2012. P. 613−627.
10. Burges D. H. Bacillus thuringiensis in pest
control. Pestic. Outlook. 2001. № 12. P. 90−98.
11. Boyko М. V., Patyka N. V., Patyka Т. І. Es-
timation of productivity Bacillus thuringiensis on
different med. Microbiology & Biotechnology. 2017.
№ 1. P. 16–22. https://doi.org/10.18524/2307-4663
.2017.1(37).96320
12. Abbot W. A method of computing the effec-
tiveness of an insecticide. J. Econ. Entomol. 1925.
№ 18. P. 265−267.
13. Лескова А. Я. Методические указания по
идентификации культур B. thuringiensis и оценки
их патогенных свойств. Л., 1984. 19 с.
14. ДСТУ 4954:2008. Продукти перероблен-
ня фруктів та овочів. Методи визначення цукрів:
[Чинний від 2009-01-01]. Київ : Держспоживстан-
дарт України, 2009. 17 с.
Отримано 05.04.2022
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
71
https://doi.org/10.35868/1997-3004.35.66-72
UDC 579.64:631.932
BACILLUS THURINGIENSIS FUNCTIONAL ACTIVITY
IN THE NATURAL PHYTOPHAGES ENVIRONMENT (IN THE CONTEXT
OF LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY. POPULATION)
M. V. Boiko1, M. V. Patyka1, Yu. P. Borko2, Т. І. Patyka3
1National University of Life and Environmental Science of Ukraine, Kyiv
2National Scientific Center “Institute of Farming
of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine”, Chabany
3State Institution “Kundiiev Institute of Occupational Medicine
of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine”, Kyiv
e-mail: yulia_borko@ukr.net
Objective. To evaluate the functional activity of entomopathogenic strains of Bacillus thurin-
giensis 87 and 800 during bioassay on the target object — the Colorado beetle population depen-
ding on the characteristics of bacterial cultivation. Methods. Microscopic, microbiological (to cul-
tivate bacteria on different media and determine the spore titre), bioassay (on the larvae of the na-
tural population of Leptinotarsa decemlineata Say during the period of dominance of the younger
age (L1–2), model laboratory and field experiments with potatoes (to determine the degree of ento-
mocidity of the studied strains), weight (to estimate the yield of potatoes during continuous harves-
ting from plots), biochemical (to determine the content of starch and sugar in potato tubers), statis-
tical. The entomocidal activity of the spore-crystal complex of bacteria was calculated according to
Abbott and Franz. Results. The highest productive yield of entomocidal components in liquid
presentations of B. thuringiensis occurs on yeast-polysaccharide and cabbage digest media (spore
titre ranges from 2.2 to 3.1 billion/mL and 3.6 and 4.7 billion/mL, respectively). According to the
entomocidal activity against the larvae of Leptinotarsa decemlineata Say. (L1–4), strains of B. thu-
ringiensis 800 and 87 demonstrated effective parameters from 96.0% and higher at Day 10 of the
laboratory experiment. In field conditions, the high functionality of B. thuringiensis 87 (entomo-
cidal activity 95.0–98.0 %), which is not inferior to the chemical variant of spraying potato plants
(Koginor, where the death of larvae at Day 7–10 is 96.0–99.0 %). Conclusion. As a result of the
conducted research, the efficiency of the use of natural strains of B. thuringiensis 87 and 800 in the
formation of potato plant protection systems against phytophages Leptinotarsa decemlineata Say
was proven. This confirms high potential of justified application of these strains in agricultural
production.
Key words: Bacillus thuringiensis, functional activity, spores titre, entomocidity, Leptinotarsa
decemlineata.
REFERENCES
1. Bravo, A, Gomez, I, Porta, H., García-Gó-
mez, B. I., Almazán, C. R., Pardo-Lopez, L., & So-
berón, M. (2013). Evolution of Bacillus thurin-
giensis Cry Toxins Insecticidal Activity. Microbial
Biotechnol, 6, 17−20. https://doi.org/10.1111/j.1751-
7915.2012.00342.x
2. Wei, S., Chelliah, R., Park, B.-J., Kim, S.-H.,
Forghani, F., Cho, M., Park, D.-S., Jin, Y.-G., &
Oh, D. (2019). Differentiation of Bacillus thuringi-
ensis From Bacillus cereus Group Using a Unique Mar-
ker Based on Real-Time PCR. Front. Microbiol., 10,
883. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00883
3. Crickmore, N. (2000). The diversity of Bacil-
lus thuringiensis δ-endotoxins. In J.-F. Charles,
A. Delecluse, C. Nielsen-Le Roux (Eds.). Ento-
mopathogenic Bacteria: From Laboratory to Field
Application (pp. 65–79). Dordrecht, The Nether-
lands: Kluwer Academic Publishers.
4. Smirnov, V. V., Sorokulova, I. B., Pin-
chuk, I. V. (2001). Bakterii roda Bacillus — per-
spektivnyy istochnik biologicheski aktivnykh vesh-
chestv [Bacteria of the genus Bacillus — a promis-
ing source of biologically active substances]. Mikro-
biolohichnyy zhurnal — Microbiological Journal,
63 (1), 72–78 [in Russian].
5. Safronova, L. A., Zelena, L. B., Kloch-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
72
ko, V. V., & Reva, O. N. (2012). Does the applica-
bility of Bacillus strains in probiotics rely upon their
taxonomy. Canadian Journal of Microbiology,
58(2), 212–219. https://doi.org/10.1139/w11-113
6. Patyka, T. I., Lisovyi, M. M., Patyka, M. V.,
& Kolodiazhnyi, O. Yu. (2016). Biotsenotychni pid-
khody pry vykorystanni entomopatohennykh bakte-
rii Bacillus thuringiensis pid chas vehetatsii ta v
umovakh zberihannia produktsii [Biocenotic ap-
proaches in vicarious entomopathogenic bacteria
Bacillus thuringiensis during the growing season and
in the minds of the production]. Mikrobiolohichnyy
zhurnal — Microbiological Journal, 3, 69–77 [in
Ukrainian].
7. Patyka, N. V., Patyka, T. I. (2020). Symbi-
otic microbial communities of insects: functioning
and entomopathogenic action potential initiation on
the example of Bacillus thuringiensis. Microbiologi-
cal Journal, 82(1), 62–73. https://doi.org/10.15407/
microbiolj82.01.062
8. Kriuchkova, L. (2007). Biological control of
leaf disease of barley with Bacillus strain. Biologija,
63 (3), 289–295. https://doi.org/10.6001/biologija
.v63i3.3584
9. Lamenha, C., Finker, L. (2012). Bacillus
sphaericus and Bacillus thuringiensis to insect con-
trol: process development of small scale production
to pilot plant fermenters. Federal University of Per-
nambuco Brasil, 613−627.
10. Burges, D. H. (2001). Bacillus thuringiensis
in pest control. Pestic. Outlook, 12, 90−98.
11. Boyko, М. V., Patyka, N. V., Patyka, Т. І.
(2017). Estimation of productivity Bacillus thurin-
giensis on different med. Microbiology & Biotech-
nology, 1, 16–22. https://doi.org/10.18524/2307-
4663.2017.1(37).96320
12. Abbot, W. (1925). A method of computing
the effectiveness of an insecticide. J. Econ. Ento-
mol., 18, 265−267.
13. Leskova, A. Ya. (1984). Metodicheskie uka-
zaniya po identifikatsii kul’tur B. thuringiensis i
otsenki ikh patogennykh svoystv [Guidelines for the
identification of cultures of B. thuringiensis and the
assessment of their pathogenic properties]. Lenin-
grad [in Russian].
14. DSTU 4954:2008. Produkty pereroblennia
fruktiv ta ovochiv. Metody vyznachennia tsukriv
[Products of processing fruits and vegetables. Me-
thods for the determination of sugars], Кyiv: Derzh-
spozhyvstandart Ukrainy, 2009 [in Ukrainian].
Received 05.04.2022
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
|
| id | oai:ojs2.smic.in.ua:article-494 |
| institution | Agriciltural microbiology |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:15:37Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | smicinua/82/aef5acae4324f98165d501a23eba1d82.pdf |
| spelling | oai:ojs2.smic.in.ua:article-4942026-07-22T10:10:51Z BACILLUS THURINGIENSIS FUNCTIONAL ACTIVITY IN THE NATURAL PHYTOPHAGES ENVIRONMENT (IN THE CONTEXT OF LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY. POPULATION) ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ BACILLUS THURINGIENSIS У ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ФІТОФАГІВ (НА ПРИКЛАДІ ПОПУЛЯЦІЇ LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY.) Бойко, М.В. Патика, М.В. Борко, Ю.П. Патика, Т.І. Bacillus thuringiensis, functional activity, spores titre, entomocidity, Leptinotarsa decemlineata Bacillus thuringiensis, функціональна активність, титр спор, ентомоцидність, Leptinotarsa decemlineata Say Objective. To evaluate the functional activity of entomopathogenic strains of Bacillus thuringiensis 87 and 800 during bioassay on the target object — the Colorado beetle population depending on the characteristics of bacterial cultivation. Methods. Microscopic, microbiological (to cultivate bacteria on different media and determine the spore titre), bioassay (on the larvae of the natural population of Leptinotarsa decemlineata Say during the period of dominance of the younger age (L1–2), model laboratory and field experiments with potatoes (to determine the degree of entomocidity of the studied strains), weight (to estimate the yield of potatoes during continuous harvesting from plots), biochemical (to determine the content of starch and sugar in potato tubers), statistical. The entomocidal activity of the spore-crystal complex of bacteria was calculated according to Abbott and Franz. Results. The highest productive yield of entomocidal components in liquid presentations of B. thuringiensis occurs on yeast-polysaccharide and cabbage digest media (spore titre ranges from 2.2 to 3.1 billion/mL and 3.6 and 4.7 billion/mL, respectively). According to the entomocidal activity against the larvae of Leptinotarsa decemlineata Say. (L1–4), strains of B. thuringiensis 800 and 87 demonstrated effective parameters from 96.0% and higher at Day 10 of the laboratory experiment. In field conditions, the high functionality of B. thuringiensis 87 (entomocidal activity 95.0–98.0 %), which is not inferior to the chemical variant of spraying potato plants (Koginor, where the death of larvae at Day 7–10 is 96.0–99.0 %). Conclusion. As a result of the conducted research, the efficiency of the use of natural strains of B. thuringiensis 87 and 800 in the formation of potato plant protection systems against phytophages Leptinotarsa decemlineata Say was proven. This confirms high potential of justified application of these strains in agricultural production. Мета. Оцінити функціональну активність ентомопатогенних штамів Bacillus thuringiensis 87 та 800 у біотестуванні на цільовому об’єкті — популяції колорадського жука залежно від особливостей культивування бактерій. Методи. Мікроскопічні, мікробіологічні (для культивування бактерій на різних середовищах та визначення титру спор), біотестування (на личинках природної популяції Leptinotarsa decemlineata Say у період домінування молодшого віку (L1–2)), модельного лабораторного та польового дослідів з картоплею (для визначення ступеня ентомоцидності досліджуваних штамів), ваговий (для оцінки урожайності картоплі за суцільного збирання урожаю з ділянок), біохімічні (для визначення вмісту крохмалю й цукру в бульбах картоплі), статистичні. Ентомоцидну активність спорокристалічного комплексу бактерій розраховували за формулами Аббота та Франца. Результати. Найбільший продуктивний вихід ентомоцидних компонентів у рідких препаративних формах B. thuringiensis відбувається на дріжджо-полісахаридному та капустяному живильних середовищах (титр спор у межах 2,2‒3,1 млрд/мл та 3,6 і 4,7 млрд/мл відповідно). За ентомоцидною активністю щодо личинок Leptinotarsa decemlineata Say. (L1–4) штами B. thuringiensis 800 і 87 продемонстрували результативні показники від 96,0 % і вище на десяту добу лабораторного досліду. В польових умовах доведено високу функціональність B. thuringiensis 87 (ентомоцидна активність 95,0‒98,0 %), яка не поступається хімічному варіанту обприскування рослин картоплі (препарат Когінор, де загибель личинок на 7‒10-у добу складає 96,0‒99,0 %). Висновки. У результаті проведених досліджень доведено ефективність застосування природних штамів B. thuringiensis 87 і 800 у формуванні систем захисту рослин картоплі від фітофагів Leptinotarsa decemlineata Say. Це свідчить про високий потенціал обґрунтованого застосування зазначених штамів у сільськогосподарському виробництві. Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine 2022-06-05 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/494 10.35868/1997-3004.35.66-72 Agricultural microbiology; Vol. 35 (2022): Agriciltural microbiology; 66-72 Сільськогосподарська мікробіологія; Том 35 (2022): Сільськогосподарська мікробіологія; 66-72 1997-3004 10.35868/1997-3004.35 uk https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/494/568 Авторське право (c) 2022 M.V. Boiko, M.V. Patyka, Yu.P. Borko, Т.І. Patyka https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Bacillus thuringiensis функціональна активність титр спор ентомоцидність Leptinotarsa decemlineata Say Бойко, М.В. Патика, М.В. Борко, Ю.П. Патика, Т.І. ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ BACILLUS THURINGIENSIS У ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ФІТОФАГІВ (НА ПРИКЛАДІ ПОПУЛЯЦІЇ LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY.) |
| title | ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ BACILLUS THURINGIENSIS У ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ФІТОФАГІВ (НА ПРИКЛАДІ ПОПУЛЯЦІЇ LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY.) |
| title_alt | BACILLUS THURINGIENSIS FUNCTIONAL ACTIVITY IN THE NATURAL PHYTOPHAGES ENVIRONMENT (IN THE CONTEXT OF LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY. POPULATION) |
| title_full | ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ BACILLUS THURINGIENSIS У ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ФІТОФАГІВ (НА ПРИКЛАДІ ПОПУЛЯЦІЇ LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY.) |
| title_fullStr | ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ BACILLUS THURINGIENSIS У ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ФІТОФАГІВ (НА ПРИКЛАДІ ПОПУЛЯЦІЇ LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY.) |
| title_full_unstemmed | ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ BACILLUS THURINGIENSIS У ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ФІТОФАГІВ (НА ПРИКЛАДІ ПОПУЛЯЦІЇ LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY.) |
| title_short | ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ BACILLUS THURINGIENSIS У ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ФІТОФАГІВ (НА ПРИКЛАДІ ПОПУЛЯЦІЇ LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY.) |
| title_sort | функціональна активність bacillus thuringiensis у природному середовищі фітофагів (на прикладі популяції leptinotarsa decemlineata say.) |
| topic | Bacillus thuringiensis функціональна активність титр спор ентомоцидність Leptinotarsa decemlineata Say |
| topic_facet | Bacillus thuringiensis functional activity spores titre entomocidity Leptinotarsa decemlineata Bacillus thuringiensis функціональна активність титр спор ентомоцидність Leptinotarsa decemlineata Say |
| url | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/494 |
| work_keys_str_mv | AT bojkomv bacillusthuringiensisfunctionalactivityinthenaturalphytophagesenvironmentinthecontextofleptinotarsadecemlineatasaypopulation AT patikamv bacillusthuringiensisfunctionalactivityinthenaturalphytophagesenvironmentinthecontextofleptinotarsadecemlineatasaypopulation AT borkoûp bacillusthuringiensisfunctionalactivityinthenaturalphytophagesenvironmentinthecontextofleptinotarsadecemlineatasaypopulation AT patikatí bacillusthuringiensisfunctionalactivityinthenaturalphytophagesenvironmentinthecontextofleptinotarsadecemlineatasaypopulation AT bojkomv funkcíonalʹnaaktivnístʹbacillusthuringiensisuprirodnomuseredoviŝífítofagívnaprikladípopulâcííleptinotarsadecemlineatasay AT patikamv funkcíonalʹnaaktivnístʹbacillusthuringiensisuprirodnomuseredoviŝífítofagívnaprikladípopulâcííleptinotarsadecemlineatasay AT borkoûp funkcíonalʹnaaktivnístʹbacillusthuringiensisuprirodnomuseredoviŝífítofagívnaprikladípopulâcííleptinotarsadecemlineatasay AT patikatí funkcíonalʹnaaktivnístʹbacillusthuringiensisuprirodnomuseredoviŝífítofagívnaprikladípopulâcííleptinotarsadecemlineatasay |