научная статья по теме СКРИНИНГ МОДИФИКАНТОВ УСНИНОВОЙ КИСЛОТЫ - ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ СИНЕРГИСТОВ ЭНТОМОПАТОГЕННОГО ГРИБА BEAUVERIA BASSIANA ДЛЯ РЕГУЛЯЦИИ ЧИСЛЕННОСТИ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «СКРИНИНГ МОДИФИКАНТОВ УСНИНОВОЙ КИСЛОТЫ - ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ СИНЕРГИСТОВ ЭНТОМОПАТОГЕННОГО ГРИБА BEAUVERIA BASSIANA ДЛЯ РЕГУЛЯЦИИ ЧИСЛЕННОСТИ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА»

АГРОХИМИЯ, 2012, № 2, с. 59-66

Пестициды

УДК 632.951.2

СКРИНИНГ МОДИФИКАНТОВ УСНИНОВОЙ КИСЛОТЫ -ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ СИНЕРГИСТОВ ЭНТОМОПАТОГЕННОГО ГРИБА BEAUVERIA BASSIANA ДЛЯ РЕГУЛЯЦИИ ЧИСЛЕННОСТИ

КОЛОРАДСКОГО ЖУКА*

© 2012 г. В.Ю. Крюков1, О.А. Лузина2, О.Н. Ярославцева1, М.П. Половинка2, Н.Ф. Салахутдинов2, В.В. Глупов1

1Институт систематики и экологии животных СО РАН 630091 Новосибирск, ул. Фрунзе, 11, Россия 2Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН 630090 Новосибирск, пр. акад. Лаврентьева, 9, Россия E-mail: krukoff@mail.ru

Поступила в редакцию 05.04.2011 г.

Протестированы химические модификанты (R)- и (Б)-усниновых кислот в качестве возможных си-нергистов энтомопатогенного гриба Beauveria bassiana (Bals.-Criv.) Vuill. при инфицировании им личинок колорадского жука Leptinotarsa decemlineata Say. Большинство модификантов в концентрации 0.05% не вызвали повышения восприимчивости личинок к грибу либо показали невысокое (15-35%) увеличение уровня смертности. Наибольшее и стабильное повышение смертности (50%) вызвали полифторсодержащие производные, полученные в реакции ^)-усниновой кислоты с гекса-фторпропеном. Установлены концентрации данных соединений и титры конидий гриба, приводящие к синергистическому эффекту в смертности насекомых в лабораторных и полевых условиях. Показаны антифидантные свойства полифторсодержащих производных для личинок колорадского жука. Ключевые слова: скрининг, модификанты, усниновая кислота, синергизм, энтомопатогенный гриб Beauveria bassiana, регуляция численности, колорадский жук.

ВВЕДЕНИЕ

Разработка методов регуляции численности колорадского жука Leptinotarsa decemlineata Say. с помощью энтомопатогенного гриба Beauveria bassiana (Bals.-Criv.) Vuill. интенсивно ведется, начиная с середины XX века [1, 2]. Однако применение препаратов на основе этого патогена встречает ряд трудностей, связанных с нестабильностью их действия, а также длительным латентным периодом микоза, за время которого насекомые успевают нанести значительные повреждения растениям [3]. Повышения биологической эффективности микоинсектицидов, а также сокращения латентного периода инфекции можно добиться путем применения смесей энтомопато-генов [2, 4, 5] или совместного использования грибов и химических инсектицидов [6-9]. Также некоторые метаболиты растений могут обладать антагонистическими свойствами по отношению к насекомым и увеличивать восприимчивость

* Работа поддержана фондами Президиума СО РАН и Президента РФ МК-2372.2011.4.

последних к энтомопатогенам [10]. В частности, энтомоцидными свойствами может обладать вторичный метаболит лишайников - усниновая кислота (2,6-диацетил-7,9-гидрокси-8,9Ь-диме-тил-1,3-(2И,9ЪИ)-дибензо-фурандион) [11-15]. В одной из предыдущих работ авторов [12] было показано, что данный метаболит может выступать в качестве синергиста энтомопатогенных грибов и вирусов при инфицировании ими некоторых видов жесткокрылых и чешуекрылых насекомых. Учитывая обнаруженную биологическую активность усниновой кислоты и относительно простые методы выделения ее оптически чистых изомеров из растительного сырья [16], представлялось целесообразным протестировать ряд ее производных как потенциальных синергистов эн-томопатогенных грибов.

Цель работы - скрининг разнообразных производных (Я)- и (Б)-изомеров усниновой кислоты в качестве возможных синергистов энтомопато-генного гриба В. bassiana и оценка возможности применения наиболее перспективных форм в полевых условиях против личинок колорадского жука.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использован природный изолят В. Ъа$$1апа (Сар-31), выделенный из трупов саранчовых в Новосибирской обл. Конидиальную массу гриба нарабатывали на дважды автоклави-рованном пшене с последующей сушкой и перемалыванием [17, 18]. Титр конидий определяли методом серийных разведений и посевом на ага-ризованную среду Чапека [19].

Модификанты усниновой кислоты (МУК) получали на основе реакций взаимодействия (Я)-и (Б)-усниновых кислот с 1 или 2 М первичных алифатических и ароматических аминов [20] и 1 или 2 М замещенных фенилгидразинов [21], реакцией конденсации карбонильной группы (Я)-и (Б)-усниновых кислот с аминогруппой глицина [22], а также реакцией О-алкилирования (Б)-усни-новой кислоты гексафторпропеном (таблица).

Биотестирование проводили на личинках 3-го возраста колорадского жука. Для приготовления тестируемых образцов 10 мг МУК растворяли в 1 мл ацетона, затем добавляли в 19 мл суспензии конидий гриба или воды и резко встряхивали. В контрольные варианты (обработка водой, суспензиями конидий) добавляли соответствующее количество ацетона. Тестируемых личинок и листья картофеля погружали в суспензии на 10 сек и затем просушивали в течение 15 мин при 27-30°С. Личинок содержали в пластиковых контейнерах объемом 700 мл, накрытых сверху сеткой. Смену корма проводили на 2-е сут после обработки и далее каждые сутки. С целью предотвращения высыхания листьев, их черешки помещали в пробирки Эппендорф (1.5 мл), тампонированные влажной ватой. В полевом эксперименте растения и насекомых обрабатывали ручным пульверизатором до появления стекающих капель. Для точного учета смертности личинок по 15 экз. содержали в садках из сетки, надетых на побеги картофеля.

Первичный скрининг МУК проводили, используя следующие варианты эксперимента: В. Ъазэ1апа, В. Ъазэ1апа + МУК, контроль (обработка водой с ацетоном). Титр гриба составлял 1 х 107 конидий/мл, концентрация МУК -0.05%. В каждом варианте было 3 повторности по 10 личинок в каждой. Показавший высокую эффективность модификант тестировали по схеме "В. Ъа$$1апа, МУК, В. Ъа$$1апа + МУК, контроль", при этом титры конидий и концентрацию МУК изменяли в зависимости от уровня смертности в предыдущих экспериментах и условий опыта (лабораторный или полевой). Повтор-ность опыта - четырехкратная, по 10-15 личинок в каждой.

При изучении репеллентных и антифидантных свойств МУК листья картофеля обрабатывали их раствором (0.03%) либо водой с ацетоном. Листья, обработанные и не обработанные МУК, располагали с 2-х сторон чашек Петри. Личинок помещали в центр чашки и ставили в термостат для исключения влияния фототаксиса. Через 1 сут подсчитывали количество личинок, питающихся на обработанных и необработанных МУК листьях, а также площадь прогрызов на листьях картофеля. Соотношение прогрызов и общей площади листовой поверхности устанавливали с помощью миллиметровой палетки и выражали в процентах. Повторность опытов четырехкратная, по 10 личинок в каждой.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Первичный скрининг МУК показал, что большинство из 35 полученных модификантов как (Я)-, так и (Б)-производных усниновой кислоты не вызывало достоверного увеличения уровня смертности личинок по сравнению с монозаражением В. Ъа$$1апа (смертность на уровне 40%). Введение в структуру молекулы усниновой кислоты енаминового (модификанты 3-5, 7-10, 12-16, 19, 20) и енаминокислотного (модификанты 21, 22) фрагментов в большинстве случаев не повысило показатели тестируемой активности. Практически все исследованные пиразольные производные усниновой кислоты (модификанты 23, 25,

27, 29, 31, 33), а также содержащие дополнительный гидразиновый фрагмент (модификанты 24,

28, 30, 32, 34) не вызвали достоверного повышения уровня смертности личинок. Небольшое, но статистически значимое увеличение смертности (15-35%, Р < 0.05) наблюдали при обработке мо-дификантами 2, 6, 11, 17, 18, 26 (рис. 1). Следует отметить, что все они относились к разным типам производных. Другие соединения с подобными структурами молекул не вызвали увеличения смертности личинок. Отметим, что только в 2-х случаях (модификанты 1 и 2, 5 и 6) (Я)-энантио-мер проявил большую, чем соответствующий (Б)-изомер, энтомоцидную активность.

Наибольшее достоверное увеличение уровня смертности личинок вызвала смесь полифтор-содержащих производных усниновой кислоты (модификант 35а + 35б), полученная в реакции (Б)-усниновой кислоты 1 с гексафторпропеном.

В последующих экспериментах установлено, что данная композиция в концентрации 0.05% обладала собственным энтомоцидным действием (смертность личинок на уровне 80-90%), т. е. без

Структура химических модификантов усниновой кислоты

№ Структурная формула № Структурная формула

1 ОН О О НО'Мо^ОН 2 он О О но-Мъ^он о^

3 он о . 1111 н но^то^^о 4 ОН О АА-гт" АА А А н о -

5 он о , . 11 11 Н НО ^Уо^о о^ 6 он о , . АА А А н НО ^о^о о-

7 он о , , АА А А н А» А N 8 он о . . — АА А А н но у о^о

9 ОН О , 10 О , ХАх^о

11 СА- 12 ОН О , А^ АААто ноУМо о от-

13 ОН О | 1 ноАА^-А, А^он 14 ОН О , 1 ноАХААо АХН

15 ОН О , АА АА н 16 ОН О | 1 1 11 н О^к

17 он о , ^^^ А^ГА^АКН-О^4 ноААол^чо 18 ОН О , „ N0, 1 II н ^ ХААи.

№ Структурная формула № Структурная формула

19 ОН О . НО^ЧрсЛ^О СБ2Н О^к 20 ОН о 1 I I 1 н 1 НО^о4^ ¿Р2Н о -

21 ОН О | ^г^Акн^соон 22 он о | -ук-^ЛАкн^соон

23 он о , ^Л— оХ ^ Б 24 он о | уМЛЛи л л

25 ОН о , л ь С1 26 ОН О , ноМ^Ч ^ о А У С1

27 ОН О | 28 ОН О | РзС^-уШ w 3

29 он о | хЬ^хт но-^рсГ^^к Вг 30 он о , хЬгЗ^хт* ^ А ►О"

31 ОН О | 32 ОН О , но-^АсГ^К Г" \ У~С1 XX

№ Структурная формула № Структурная формула

33 ОН О , 34 ОН О ,

^(¡хЗ^сУ

но-АХг^-^к

о^ Г\ О

Ч хг 4

35а он о 9 0=\ 35б он о 9 Б Б

ее комбинирования с грибом. При скармливании личинкам данной смеси наблюдали отчетливые признаки токсикоза насекомых: потерю тургора тела, потемнение окраски, замедление роста, задержку окукливания выживших личинок на 5-10 сут.

При хроматографическом изучении модифи-канта 35 было обнаружено, что наряду с основным компонентом 35а - продуктом О-алкили-рования перфторпропеном по 7-му фенольному гидроксилу усниновой кислоты, в смеси присутствовал в меньших количествах также продукт С-алкилирования и последующей внутримолекулярной циклизации - минорный компонент 35б, представляющий собой соединение с аннелиро-ванным фторсодержащим пирановым циклом. При выделении компонентов в индивидуальном виде авторы столкнулись с трудностями их хро-матографического разделения: для выделения химически чистых фракций понадобилось проводить неоднократную очистку с

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком