Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 6
1.1. Биологический метод защиты растений от болезней 6
1.2. Корневая гниль зерновых 14
1.3. Микробные сообщества карстовых пещер Сибири как возможный источник штаммов для сельскохозяйственной биотехнологии 23
Глава 2. Объекты и методы исследования 31
2.1 Объекты исследования 31
2.2 Методы исследования 35
2.3. Личный вклад автора 37
Глава 3. Сравнительный анализ встречаемости антагонистов к фитопатогенным грибам в бактериальных сообществах почв, почво-подобных субстрах и пещерах 38
3.1. Встречаемость антагонистов в почвах и почвоподобном субстрате 38
3.2. Встречаемость антагонистов в пещерах 49
Глава 4. Биологические особенности пещерных изолятов, проявивших антибиотическую активность в отношении фитопатогенных грибов 62
Глава 5. Возможность использования пещерных изолятов в защите растений в виде смешанных культур 88
Глава 6. Лабораторные и полевые испытания эффективности выделенных из пещер изолятов в защите зерновых от корневой гнили и листовой пятнистости 93
Глава 7. Перспективы поиска в пещерных сообществах продуцентов антибиотиков, эффективных в отношении возбудителей заболеваний человека и животных 107
Практические рекомендации 112
Выводы 113
Литература 115
- Микробные сообщества карстовых пещер Сибири как возможный источник штаммов для сельскохозяйственной биотехнологии
- Встречаемость антагонистов в почвах и почвоподобном субстрате
- Возможность использования пещерных изолятов в защите растений в виде смешанных культур
- Перспективы поиска в пещерных сообществах продуцентов антибиотиков, эффективных в отношении возбудителей заболеваний человека и животных
Введение к работе
Актуальность проблемы. В качестве экологически безопасных методов защиты растений от болезней хорошей альтернативой химическим препаратам являются биологические средства, разработанные на основе микроорганизмов – антагонистов возбудителей заболеваний растений (Штерншис, 2004; Copping, 2004; Pal, 2006; Perell, 2007). В настоящее время развитые государства, включая Россию, вводят ограничения на применение химических препаратов, и переориентируют сельхозпроизводителей на использование биологических средств защиты растений (Федеральная целевая программа «Основные направления агропродовольственной политики правительства Российской Федерации на 2001-2010 годы»). Однако внедрение микробиологических препаратов в практику сельского хозяйства тормозится в том числе тем, что микроорганизмы, входящие в их состав, часто оказываются малоэффективными в условиях низких температур начала вегетации. Другим препятствием для широкого применения микроорганизмов в защите растений является потенциальная опасность для человека и животных даже непатогенных видов бактерий и грибов при промышленном использовании биопрепаратов (Strasser, 2006).
Предполагается, что использование психрофильных и психротолерантных штаммов позволит решить проблему эффективности биопрепаратов в условиях низких температур начала вегетационного периода, а также устранит опасность заболевания человека и теплокровных животных даже при массированной инокуляции организма (Нестеренко, 2007). Хорошим природным источником подобных штаммов являются карстовые пещеры умеренного климатического пояса (Хижняк и др., 2003).
Целью настоящего исследования было изучение перспектив использования пещерных микробных сообществ в качестве источника бактериальных штаммов для биологической защиты растений от болезней в условиях континентального климата.
Основные задачи:
1. Сравнительное изучение относительной встречаемости антагонистов к фитопатогенным грибам в пещерных грунтах, почвах и почвоподобном субстрате.
2. Выделение из пещерных сообществ бактериальных изолятов, представляющих интерес с точки зрения биологической борьбы с фитопатогенными грибами.
3. Идентификация выделенных изолятов и изучение их биологических особенностей.
4. Лабораторная оценка эффективности выделенных изолятов в защите зерновых от обыкновенной корневой гнили.
5. Полевые испытания пещерных изолятов в качестве биологического агента для защиты зерновых от корневой гнили и листовой пятнистости в почвенно-климатических условиях Сибири.
Научная новизна. Впервые показана возможность использования психрофильных и психротолерантных бактерий, выделенных из пещерных микробных сообществ, в качестве эффективного и безопасного для теплокровных средства для биологической защиты сельскохозяйственных растений от болезней. Показана целесообразность использования в защите растений комбинированных биопрепаратов, составленных из штаммов с разными температурными оптимумами роста.
Создана коллекция штаммов, представляющих практический интерес для биологической борьбы с корневой гнилью и листовой пятнистостью зерновых культур в условиях Сибири. Ряд выделенных из пещер изолятов по комплексу биологических характеристик и результатам секвенирования гена 16S рРНК отличаются от известных бактерий на уровне вида.
Установлено, что относительная встречаемость и антибиотическая активность штаммов, проявляющих антагонизм к фитопатогенным грибам, в пещерных сообществах статистически значимо превышает аналогичные показатели для почв и почвоподобного субстрата. Установлено, что максимальная встречаемость антагонистов наблюдается в участках пещер с мало интенсивным, но исторически длительным притоком органического вещества, минимальная – в антропогенно загрязнённых участках.
Впервые показано, что в микробных сообществах пещер Средней Сибири присутствуют бактерии, проявляющие антибиотическую активность в отношении возбудителей заболеваний человека и животных. Создана коллекция изолятов, проявляющих антибиотическую активность одновременно в отношении метициллин-резистентного Staphylococcus aureus (MRSA), Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis и Aspergilus fumigatus.
Защищаемые положения:
1. В микробных сообществах карстовых пещер Средней Сибири наблюдается повышенная по сравнению с почвой встречаемость бактерий, обладающих антибиотической активностью в отношении фитопатогенных грибов.
2. Выделенные из карстовых пещер психрофильные и психротолерантные бактерии могут быть использованы в качестве эффективного и безопасного для теплокровных биологического агента для защиты зерновых культур от корневых гнилей в условиях континентального климата.
3. Микробные сообщества карстовых пещер Средней Сибири представляют интерес в качестве потенциального источника продуцентов антибиотиков для борьбы с болезнями человека и сельскохозяйственных животных.
Практическое значение работы. Коллекция выделенных в пещерах Сибири психрофильных и психротолерантных микроорганизмов используется в преподавании дисциплин "Микология" и "Защита растений" для специальностей 110102, 110203 и 110201М на кафедре экологической генетики и биотехнологии ФГОУ ВПО КрасГАУ (Акты внедрения от 15.10.2009 и от 15.12.2009). Выделенные в пещерах психрофильные и психротолерантные штаммы антагонистов возбудителя обыкновенной корневой гнили зерновых в 2008 и 2009 годах успешно прошли полевые испытания в ОПХ «Минино» (КрасНИИСХ) в качестве биологических агентов в борьбе с гельминтоспориозной корневой гнилью и альтернариозом (Справки о производственных испытаниях от 03.04.2009, 19.04.2010 и 24.09.2010). Перспективные для практического использования бактериальные изоляты прошли испытания на безопасность в Научно-исследовательском институте медицинских проблем Севера СО РАМН (Отчет от 20.05.2010). Ряд изолятов проходят процедуру патентного депонирования в ВКПМ.
Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 22 работы, в том числе 3 – в журнале, рекомендованном ВАК РФ. Материалы исследований были представлены на: Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков» (Красноярск, 2005); Всероссийской студенческой научной конференции «Студенческая наука - взгляд в будущее» (Красноярск 2007); V Международной научно-практической конференции молодых ученых СФО «Современные тенденции развития АПК в России» (Красноярск, 2007); II (Новосибирск, 2008, 1-е место) и III этапах Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди молодых ученых Минсельхоза РФ (Москва, 2008, 2-е место); Международной научно-практической конференции "Агроэкологическая роль плодородия почв и современные агротехнологии" (Уфа, 2008); Научно-практической конференции "Пещеры: охрана, история исследований, культура, туризм, современное состояние и перспективы научных исследований в пещерах на территории бывшего СССР" (Красноярск, 2008); Всероссийской научно-практической и научно-методической конференции с международным участием "Инновации в науке и образовании: опыт, проблемы, перспективы развития" (Красноярск, 2008); IV международной конференции молодых ученых «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых (Новосибирск 2010); III международной научно-практической конференции молодых ученых «Инновационные тенденции развития российской науки» (Красноярск 2010).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 139 страницах текста, содержит 67 рисунков и 5 таблиц. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, практических рекомендаций, выводов и списка литературы, содержащего ссылки на 239 источников, из которых 71 – на иностранных языках.
Микробные сообщества карстовых пещер Сибири как возможный источник штаммов для сельскохозяйственной биотехнологии
В современной научной литературе отсутствует единое определение понятия пещеры. Согласно В.Н. Дублянскому и В.Н. Андрейчуку (Дублянский, 1991) существуют различные определения пещеры, вот некоторые из них: 1. Подземное пространство, образованное в легко растворимой породе в результате деятельности подземных вод (Барков, 1954). 2. Полость в верхней части земной коры, сообщающаяся с поверхностью одним или несколькими входными отверстиями (Monkhouse, 1970; Маурашвили, 1969; Щукин, 1980). 3. Горизонтальный канал (Зайцев, 1940). 4. Естественная полость, доступная для проникновения человека (ТСАГТ; SF), имеющая не освещенные солнечным светом части (Цыкин, 1985), имеющая длину (глубину) больше, чем два других измерения (Ляхницкий, 1987).
Среди пещер различного типа наибольшее распространение на нашей планете имеют карстовые пещеры, образующиеся в результате растворения и механического разрушения проницаемых растворимых (карстующихся) горных пород. Одновременно с разрушением может происходить процесс переотложения вещества, часто в виде новых минералов (например – сингенетическое карсту рудообразование). К карстующимся породам относятся карбонатные, сульфатные и соляные (Дублянский, 2000).
При рассмотрении пещер в качестве специфической среды обитания, нам представляется целесообразным определить их как подземные полости естественного происхождения, характеризующиеся стабильностью физико-химических условий: отсутствие света, постоянная пониженная температура, высокая влажность, низкое содержание органического вещества, изолированность от внешнего мира и труднодоступность. Важнейшими физическими условиями, определяющими формирование и функционирование подземных экосистем, являются освещенность, температура и водный режим карстовой полости.
Естественное освещение в пещерах отсутствует. Солнечный свет проникает лишь во входные гроты, называемые также световыми. Только в этих участках возможна первичная продукция органического вещества за счет фотосинтеза. Глубина проникновения солнечного света определяется морфологическими особенностями привходовой части карстовой полости ("светового грота"). Согласно принятой в настоящее время терминологии, часть пещеры, в которой возможен фотосинтез, носит название фотической зоны (photic zone); лишенную света область называют афотической зоной (aphotic zone) (Pradhan, 1989). Другие авторы различают световую (light available zone), сумеречную (twilight zone) и темную (dark zone) зоны (Koilraj, 1999; Шарипова, 2006).
Кроме отсутствия света, существенной особенностью пещер как среды обитания является стабильная температура, близкая к среднегодовой температуре для данной местности. В привходовой части пещер простирается зона, в которой температура и влажность воздуха определяются метеоусловиями дневной поверхности. Протяженность этой зоны зависит от размеров и морфологии входной части и для сибирских карстовых полостей, как правило, варьирует от 10-20 м до 100 м и более. За описанной зоной, которую В.Н. Дублянский (Дублянский, 1977) называет уравнивающей, нередко располагается зона температурной депрессии, обусловленная сезонными накоплениями холодных воздушных масс и снега. Зона температурной депрессии характерна для пещер, расположенных в регионах с отрицательными зимними температурами. Температура в указанной зоне составляет от –7 до +2С в теплый сезон года. Здесь чаще всего локализованы пещерные льды, отмеченные примерно в 25% полостей Алтае-Саянской карстово-спелеологической области (Цыкин, 1978). Размеры зоны температурной депрессии определяются интенсивностью и сезонной динамикой движения воздушных масс в привходовой части пещеры, зависящими от морфологических особенностей конкретной полости. С точки зрения особенностей сезонного перемещения воздушных масс в привходовой части пещеры карстовые полости умеренной климатической зоны можно разделить на три группы.
Первая группа – это холодные пещеры-колодцы. Такие полости являются естественными коллекторами, накапливающими в зимний период холодный атмосферный воздух, а также снег. Благодаря этому в теплый период времени в пещере сохраняется близкая к 0С либо отрицательная температура. Зона температурной депрессии в таких пещерах может охватывать значительную часть подземной полости.
Вторая группа – это "теплые" пещеры восходящего типа. Благодаря тому, что подземная полость расположена выше уровня входа, накопления холодных воздушных масс в зимний период не происходит, в результате чего зона температурной депрессии не образуется.
Третья группа – это, как правило, крупные пещеры горизонтального, вертикального или комбинированного типа, в которых поступление холодного воздуха в зимнее время частично или полностью компенсируется восходящими потоками теплых воздушных масс из ниже лежащих областей пещеры. По нашему мнению, зона температурной депрессии играет исключительно важную роль в формировании и поддержании структуры подземных сообществ, являясь естественным барьером на пути проникновения живых организмов с поверхности в подземную среду обитания.
За зоной температурной депрессии, равно как и при отсутствии такой зоны, происходит плавное снижение амплитуды колебаний температуры. Наиболее часто в карстовых полостях сибирского региона фиксируется постоянная, не зависящая от сезона, температура воздуха от +3 до +5С. В малых и значительных пещерах, связанных с останцами и скальными грядами на междуречьях и в верхних частях склонов постоянная температура воздуха обычно минимальна и составляет +2..+3С. Наиболее высокая температура (+6..+7С) отмечается в глубоких и крупных пещерах, а также в значительных спелеоформах с подземными ручьями (Цыкин, 1978). Еще одним важным с экологической точки зрения фактором является водный режим карстовой полости. В пещерах "промывного" типа происходит периодическое, полное или частичное, затопление подземной полости паводковыми водами. Такой режим, в частности, характерен для гипсовых пещер Архангельской области, вертикальных пещер-коллекторов Западного Кавказа, альпийских пещер. В пещерах "промывного" типа наблюдается регулярный приток экзогенного субстрата и микрофлоры с поверхности (Иванова, 2002).
Встречаемость антагонистов в почвах и почвоподобном субстрате
Согласно математической модели, предложенной Хижняком С.В. и Нестеренко Е.В., в процессе адаптации микробного сообщества к условиям пещеры, происходит обогащение сначала психротолерантными формами, а потом психрофильными. Максимальная встречаемость психрофильных форм должна наблюдаться в малопосещаемых пещерах с исторически длительным естественным заносом органики. В этой связи для поиска психрофильных изолятов, перспективных были выбраны пещеры Маячная, Водораздельная, согласно анализу костных остатков характеризующиеся заносом органического вещества как минимум с плейстоцена (Н.Д. Оводов, личное сообщение) и Женевская. Наши исследования показали, что в этих пещерах преобладают штаммы, адаптированные к низким температурам, что подтверждает правильность модели. Так, исследования, проведённые в пещере Маячная, показали, что максимальная численность бактерий наблюдается в нижнем ярусе пещеры в районе обитания колонии летучих мышей и максимального скопления костных остатков. Большинство бактерий представлены психрофильными аммонификаторами, численность которых достигает 1103х103 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 г грунта (табл. 3.2). Данные бактерии могут быть отнесены к автохтонной микробиоте, прошедшую путь эволюционной адаптации к низкотемпературным условиям пещеры. Численность мезофильных аммонификаторов, представляющих собой аллохтонную микробиоту, в рассматриваемом участке пещеры в 6,5 раз меньше, чем психрофильных и составляет 169х103 КОЕ/г. Наиболее вероятным источником аллохтонных аммонифицирующих бактерий является помёт летучих мышей.
Ещё более существенное (в 8,6 раза) преобладание психрофилов над мезофилами отмечено для бактерий, учитываемых на модифицированной среде Чапека. Можно предположить, что сообщество бактерий указанной эколого-трофической группы формировалось параллельно с сообществом аммонификаторов, причём источником азота для данных бактерий служили продукты минерализации высокобелковых субстратов аммонификаторами. Среди олиготрофных бактерий, напротив, наблюдается значительное (в 2,7 раза) преобладание мезофильных форм над психрофильными. Согласно результатам компьютерного моделирования, в эволюционно зрелых подземных микробных сообществах подобное явление может наблюдаться при интенсивном притоке аллохтонной микробиоты из наземных экосистем (Нестеренко, 2007; Хижняк, 2009). Наиболее вероятным источником аллохтонных олиготрофных бактерий может быть гидравлически связанное с р. Казанчеж подземное озеро, периодически затопляющее рассматриваемый участок.
Высокая численность психрофильных бактерий в нижнем ярусе пещеры отмечается и в участках с "гумусоподобными" тёмными плёнками. По нашим данным, эти плёнки формируются в участках с исторически длительным поступлением органического вещества и по своим микробиологическим характеристикам занимают промежуточное положение между пещерными грунтами и почвой. В пещере Маячная в этих плёнках наблюдается значительное преобладание психрофильных бактерий над мезофильными как для аммонификаторов (в 8,1 раза), так и для олиготрофов (в 29,6 раза). Указанное соотношение психрофильных форм согласуется с представлением длительном существовании микробного сообщества в данном участке. Наличие мезофильных форм свидетельствует о продолжающемся притоке аллохтонной микрофлоры, в первую очередь – аммонифицирующих бактерий. Наиболее вероятным источником аллохтонных аммонификаторов, как и в предыдущем случае, следует считать помёт летучих мышей.
Наименьшее число бактерий отмечено в боковых ходах верхнего яруса пещеры. Это может быть связано с существенно меньшим поступлением органики в данные участки пещеры. Так, в верхнем ярусе практически отсутствуют летучие мыши, а особенности морфологии не способствуют попаданию туда троглоксенов, что подтверждается отсутствием костных останков. Олиготрофные бактерии, а также бактерии, учитываемые на среде Чапека, в рассматриваемом участке представлены, главным образом, мезофильными формами. Следует предположить, что в формирование микробного пула верхнего яруса пещеры значительный вклад вносит аллохтонная микробиота, поступающая из прилегающей к пещере почвы. Занос почвенной микробиоты может осуществляться как воздушными массами, так и посетителями пещеры, поскольку, в отличии от нижнего яруса, проникновение в верхнюю часть полости не требует применения специального снаряжения. В целом можно констатировать, что для микробного сообщества пещеры Маячная характерны высокие абсолютные и относительные численности психрофильных бактерий. По доле психрофильных форм в общем микробном пуле данная пещера значительно превышает большинство ранее изученных пещер региона.
Преобладание психрофильных и психротолерантных изолятов над мезофильными отмечено также для пещеры Водораздельная, и, в меньшей степени, для пещеры Женевская.
Среди выделенных в изучаемых пещерах бактерий обнаружены изоляты, проявляющие антибиотическую активность в отношении всех тест-культур (рис. 3.13).
Возможность использования пещерных изолятов в защите растений в виде смешанных культур
Смеси выделенных в пещере Водораздельная бактериальных изолятов ВДР5м и ВДР5кр, ВДР7(1) и ВДР7(2) рекомендуются в качестве основы эффективных в условиях континентального климата и безопасных для человека и теплокровных животных биопрепаратов для защиты зерновых культур от корневой гнили и листовой пятнистости. 2. Руководству МУ "Центр путешественников" и Красноярского краевого клуба спелеологов необходимо ограничить посещение пещеры Водораздельная спелеотуристами в целях сохранения уникального микробного сообщества, представляющего научную и практическую ценность.
Руководству Центра космической биологии и технологии жизнеобеспечения Пекинского аэрокосмического университета (BUAA) рекомендуется при разработке системы защиты растений в биорегенеративных системах жизнеобеспечения в рамках соглашения о научно-исследовательском сотрудничестве между Красноярским государственным аграрным университетом (Россия) и Пекинским аэрокосмическим университетом (КНР) от 25.06.09 использовать безопасные для человека и теплокровных животных бактериальные изоляты, выделенные из пещер Средней Сибири. 4. НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН рекомендуется провести исследования возможности использования выделенных из пещер Средней Сибири бактерий в качестве продуцентов новых антибиотиков. 1. Встречаемость бактерий, проявляющих антагонизм к фитопатогенным грибам р.р. Bipolaris, Fusarium, Alternaria, в пещерных сообществах Средней Сибири статистически значимо (p 0,05) выше, чем в почвах и почвоподобных субстратах. Ключевым фактором, определяющим встречаемость антагонистов, является интенсивность притока органики и уровень антропогенного загрязнения; максимальное число антагонистов наблюдается в пещерах с небольшим, но исторически длительным притоком органического вещества и малым уровнем антропогенного загрязнения.
По способности к подавлению роста и развития фитопатогенных грибов и температурным диапазонам роста наибольший интерес с практической точки зрения представляют изоляты ВДР5м, ВДР5кр, ВДР7(1), ВДР7(2), ВДР10 (место выделения – пещера Водораздельная), УОЗК2, УОЗК7 (место выделения – пещера Женевская), БО4, ТП3 (место выделения – пещера Маячная). 3. По совокупности генетических и культуральных характеристик изоляты ВДР5м, ВДР7(2), БО4, ТП3 отличаются от известных бактерий на уровне новых видов. Изоляты ВДР5кр, ВДР10 и УОЗК2 по результатам секвенирования гена 16S рРНК близки к известным видам бактерий (соответственно Paenibacillus amylolyticus, Bacillus tequilensis, Sporosarcina globispora). Изоляты ВДР7(1) и УОЗК7 предварительно идентифицированы как представители р. Bacillus. 4. Максимальная температура роста изолята ВДР5м составляет +23С, УОЗК2 +26С, ВДР5кр +29С, УОЗК7 +29С, ВДР10, ВДР7(1), ВДР7(2), БО4, ТП3 +30С. 5. Все перечисленные изоляты безопасны для теплокровных, что подтверждено испытаниями, проведёнными в НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН под руководством д.м.н. Новицкого И.А. 6. Наибольший эффект в защите пшеницы от обыкновенной корневой гнили в лабораторных испытаниях показал изолят ВДР10, а также смеси изолятов ВДР5м и ВДР5кр, ВДР7(1) и ВДР7(2). Эффект бактеризации проявляется в статистически значимом (p 0,05) снижении интенсивности заболевания, и в статистически значимом (p 0,05) улучшении биометрических показателей инфицированных проростков. Кроме этого, бактеризация статистически значимо (p 0,01) снижает количество образующихся на проростках конидий возбудителя. 7. Полевые испытания 2008 и 2009 гг. показали, что изолят ВДР10, а также смеси изолятов ВДР5м и ВДР5кр, ВДР7(1) и ВДР7(2) статистически значимо (p 0,001) подавляют развитие корневой гнили и листовой пятнистости зерновых, статистически значимо (p 0,05) повышают урожайность, и могут быть рекомендованы в качестве основы эффективных в условиях континентального климата и безопасных для человека и теплокровных животных биопрепаратов для защиты зерновых культур от корневой гнили и листовой пятнистости. 8. Компьютерное моделирование, а также лабораторные и полевые испытания продемонстрировали целесообразность использования в защите растений комбинированных биопрепаратов, составленных из смеси штаммов с разными температурными оптимумами роста. 9. Кроме способности к подавлению фитопатогенных грибов, 9 выделенных из пещер изолятов проявили антибиотическую активность в отношении метициллин-резистентного Staphylococcus aureus, 7 – в отношении Pseudomonas aeruginosa, 6 – в отношении Proteus mirabilis, и 9 – в отношении Aspergilus fumigatus. Пять изолятов проявили антибиотическую активность в отношении всех перечисленных патогенов. Обнаружена статистически значимая (p=0,05) корреляционная связь (коэффициент корреляции r=0,752, коэффициент ранговой корреляции Спирмена rs=0,765) между способностью изолятов подавлять рост P. aeruginosa и P. mirabilis.
Перспективы поиска в пещерных сообществах продуцентов антибиотиков, эффективных в отношении возбудителей заболеваний человека и животных
Первые успешные результаты по практическому применению идентифицированных микробов-антагонистов в нашей стране были достигнуты уже в 30-е годы в отделе почвенной микробиологии Института микробиологии, которым в те годы руководил Д. М. Новогрудский. Инициатором этих исследований был Я. П. Худяков, работами которого была создана теоретическая основа нового направления. Важное значение имели его опыты по инфицированию семян пшеницы бактериями рода Pseudomonas, оказавшимися способными лизировать патогенные грибы (Гутина, 1982). Эти бактерии Худяков назвал «миколитическими» (Худяков, 1935).
Идеи Я. П. Худякова получили подтверждение в работах Е. Ф. Березовой и А. Н. Наумовой (Березова, 1939), а Д. М. Новогрудский провел серию экспериментальных работ, в которых названые идеи получили широкое развитие. В 1936 г. Новогрудский впервые ввел термин «бактерии-антагонисты» (Новогрудский, 1936).
В связи с этим следует сказать, что к началу 40-х годов уже имелся определенный запас знаний об антагонистических взаимодействиях микробов, используемых в практических целях. Но работы в этой области носили преимущественно эмпирический характер (Гутина, 1982). Н. А. Красильников характеризовал достигнутый уровень работ в этом направлении лишь как «Заманчивую перспективу в борьбе с грибковыми поражениями растений» (Красильников, 1940). К середине 40-х годов Н. А. Красильников разработал новую концепцию дальнейших исследований данной проблемы (Гутина, 1982). Н. А. Красильников обосновал возможность использования жизнедеятельных культур микробов-антагонистов для борьбы с возбудителями заболеваний растений, который сводился к отрицании внутривидового и утверждению существования лишь межвидового антагонизма (Красильников, 1951). Внедряя в растениеводство бактериологический способ защиты растений, тем самым он предлагал до минимума свести обработку полей ядохимикатами. Однако пропаганда Красильниковым этого метода совпала с началом широкого распространения химического метода защиты растений, последствия которого вскоре оказались очень серьезными (Гутина, 1982).
В 1939 г. швейцарским ученым Паулем Мюллером были открыты инсектицидные свойства ДДТ. Когда этот препарат и созданные позже другие стойкие хлорорганические инсектициды получили в 40-60-е годы широкое распространение, методы биологического контроля стали считаться бесперспективными или малоэффективными. Тем не менее и в это время они продолжали развиваться. Однако вскоре восторги по использованию ДДТ и других стойких хлорорганических инсектицидов сменились глубоким разочарованием, поскольку последствия их применения оказались очень серьезными. После опубликования в США книги Рейчел Карсон «Безмолвная весна» (1962 г.), внимание широкой общественности по-настоящему было привлечено к вопросам охраны окружающей среды. Острейшие проблемы, возникшие в результате применения стойких хлорорганических пестицидов, дали новый стимул исследованиям по созданию альтернативных методов регулирования численности вредных организмов, как за рубежом, так и в нашей стране (Исмаилов, 2002).
Большой вклад в развитие микробиологического метода защиты растений внесли сибирские ученые. В 1950 г. при Иркутском государственном университете организована лаборатория под руководством Е. В. Талалаева. Здесь разработан препарат дендробациллин на основе энтомопатогенной бациллы Bacillus dendrolimus, впоследствии отнесенной к Bacillus thuringiensis subsp. dendrolimus. В 1959 г. в Биологическом институте СО АН СССР (ныне Институт систематики и экологии животных, Новосибирск) была создана лаборатория по изучению болезней насекомых, в которой работали известные ученые – доктора наук В. И. Полтев, А. Б. Гукасян, В. В. Гулий. Здесь разработаны вирусные препараты против ряда вредителей леса. В Красноярском государственном университете в 70-е годы ХХ в. были начаты работы по изучению микробов-антагонистов возбудителей болезней растений (Король, 2000; Гукасян, 1969).
Антагонистов возбудителей болезней растений стали использовать в практике значительно позже, чем регуляторов численности вредителей. Первый отечественный биопрепарат против корневых гнилей триходермин разработан в конце 60-х гг. в ВИЗР под руководством Н. С. Федоринчика на основе Т. viride (lignorum) (Fr.) Реrs. Фунгицидным действием обладает антибиотик трихотецин, метаболизируемый грибом Тrichothecim roseum Link. Этот препарат разработан во ВНИИ бакпрепарат (Москва) под руководством М. Т. Петрухиной. Только в 80-е годы XX в. разработка биопрепаратов против болезней растений стала более интенсивной благодаря использованию таких антагонистических микроорганизмов как, бактерии рода Рseudomonas (Р. fluorescens Mig, Р. auerofaciens Kluyver), Bacillus subtilis Ehrenberg и др. Это препараты ризоплан (впоследствии планриз), бацифит (впоследствии бактофит) и др. (Король, 2000; Исмаилов, 2002). Для координации работ в области биологической защиты растений в 1970 г. был создан Всесоюзный научно-исследовательский институт биологических методов защиты растений в Кишиневе (ныне Молдавский НИИ биометодов). После распада СССР в 90-е годы ХХ в. организован Всероссийский НИИ биологической защиты растений в Краснодаре.
