Введение к работе
Актуальность темы. Хлопководство составляет основу экономики Узбекистана. Важная роль в повышении продуктивности хлопководства принадлежит разработке и внедрению эффективных мер по борьбе с вредителями и болезнями хлопчатника. Известно, что вертициллёз'ному вилту подвержено более 450 видов растений, в том числе, и хлопчатник.
На отдельных полях в годы сильного вертициллёзного увядания бывает поражено до 80-90% растений, а потери урожая на таких участках, при относительно раннем проявлении болезни, могут достигать 50-60%.
Борьба с вертициллёзным вилтом хлопчатника - одна из актуальных проблем, требующих быстрейшего' разрешения. В последние годы все большее внимание исследователей привлекают экологически чистые микробиологические методы защиты растений. Биопрепараты, в отличие от химических, обладают избирательностью действия и дают возможность отбора препаратов, не угнетающих развитие полезных форм микроорганизмов.
Особую значимость приобретают исследования по индуцированию защитных свойств самих растений. Установлено, что некоторые биологически активные вещества, проникая в растение, способны вызывать образование фитотоксических соединений, тем самым существенно повышать иммунитет последних. Это направление при разработке способов борьбы с вилтом, на наш взгляд, наиболее перспективно. При этом отпадает необходимость использования сильнодействующих химических фунгицидов, загрязняющих окружающую среду, токсических для теплокровных и нарушающих экологическое равновесие в биосфере (Аскарова,1976; Филатова и др., 1989; Ходжибаева, 1992).
На основании этих данных в ряде широко, известных научных центров уже разрабатываются защитные мероприятия, позволяющие снизить потери от вилта и других широко распространенных заболеваний, и, соответственно, увеличить урожайность растений. Вопросы изучения и применения препаратов микробного происхождения стоят в центре внимания исследователей. Актуальность этой проблемы вполне объяснима, поскольку такого рода исследования имеют не только теоретическое, но и практическое значение.
Способность к синтезу и накоплению физиологически активных веществ свойственна многим микроорганизмам. Открытие антибиотиков положило начало развитию нового, прогрессивного направления в химиотерапии растений, как эффективного средства повышения устойчивости растений, к инфекционным заболеваниям. Среди этих препаратов наибольшее применение находят антибиотики, образуемые актиномицетами. В отличие от химических препаратов, они используются в незначительных дозах и не накапливаются в природе. Помимо прямого ингибирующего действия на рост и развитие фитопатогенов, антибиотики повышают устойчивость растений к болезням путем индуцирования синтеза защитных веществ.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключалась в отборе среди "актиномицетов продуцента антибиотика с резко выраженной активностью к грибам, подборе оптимальных условий для биосинтеза антибиотика в динамике роста и развития культуры, в выделении препарата и его биологической и физико-химической характеристике.
Исходя из поставленной цели определены следующие задачи исследований:
поиск, выделение и идентификация активного продуцента противогрибкового антибиотика среди актиномицетов;
разработка оптимальных условий для роста и развития продуцента и биосинтеза антибиотика;
выделение антибиотика, его физико-химическая и биологическая характеристика;
установление действия имбрицина на некоторые стороны метаболизма возбудителя вилта и хлопчатник;
выявление возможности использования имбрицина для защиты хлопчатника от болезней.
Научная новизна. Выделен, изучен и идентифицирован Streptomyces imbricatus, штамм 1 - эффективный продуцент противогрибкового антибиотика. Оптимизированы условия культивирования для роста, развития и антибиотикообразования культуры. Разработана схема выделения антибиотика в лабораторных условиях, дана его физико-химическая и биологическая характеристика,позволившие установить идентичность с имбрицином.
Впервые установлено, что имбрицин индуцирует синтез защитных веществ в растениях хлопчатника, тем самым повышая
устойчивость к болезням. Показано, что имбрицин ускоряет метаболические процессы при прорастании семян хлопчатника, так содержание низкомолекулярных пептидов повышается за счет снижения высокомолекулярных.
Практическая значимость. Результаты проведенных исследований являются научной основой для использования антибиотического препарата имбрицина в борьбе с вилтом хлопчатника. Проникновение антибиотика через корни и листовую поверхность хлопчатника, длительное сохранение активности в тканях растений, индукция защитных свойств значительно повышают интерес к препарату. Показана возможность использования имбрицина в хлопководстве в качестве как самостоятельного препарата, так и в комплексе "Биополан".
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Республиканской конференции, посвященной 5-летию независимости Республики Узбекистан и 660-летнему юбилею Амира Темура (Ташкент, 1996), на 1-Съезде микробиологов Узбекистана (Ташкент, 1997), научной конференции "Проблемы современной микробиологии и биотехнологии (Ташкент, 1999), Международный симпозиум "Биокатализ-2000" (Москва, 2000).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, из которых 2 статьи и 5 тезиса, имеется 1 авторское свидетельство.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований и их обсуждения, выводов, списка использованной литературы, приложения. Материалы изложены на 105 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 11 рисунками и 21 таблицами. Библиография состоит из 250 работ, из них опубликованых в зарубежных изданиях 67.
Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам Всеросийского НИИ антибиотиков и ферментов к.б.н. Башковичу А.П., к.б.н. Минбаеву P.M., руководству и сотрудникам лаборатории физиологии микроорганизмов Института микробиологии АН РУз за содействие при выполнении диссертационной работы.