Производство Bacillus popilliae in vitro
21.06.2014
Исследования Датки показали, что «молочная болезнь» — эффективное средство биологической борьбы с японским жуком (Popillia japonica); ею заражаются также и другие близкие виды пластинчатоусых жуков (Scarabaeidae). В природе бактерии-возбудители (В. popilliae и В. lentimorbus) — облигатные патогены, поскольку их вегетативные и спорулирующие клетки развиваются только в зараженных личинках, Споры выживают вне хозяина, но вегетативные клетки быстро погибают в любой среде, кроме гемолимфы или сложных культуральных сред.
Хотя в настоящее время разработаны методы, обеспечивающие сильный вегетативный рост бактерий в ферментерах, однако эффективной споруляции добиться пока не удалось. Использование «молочной болезни» для борьбы с вредителями лимитируется неспособностью возбудителей образовывать большое число инфекционных спор при искусственной культуре.
Для максимального выхода специфичного продукта при ферментации обычно требуется необычная физиология, индуцируемая мутацией и специфичной средой. При разработке способов размножения патогенов насекомых требования в известном смысле противоположны. Здесь генетическая и физиологическая основы сложных взаимосвязей, характеризующих специфические ассоциации хозяина и паразита, должны сохраняться во время выращивания патогена в искусственной среде. Проблемы, возникающие при попытках разработать методы крупномасштабного производства спор «молочной болезни», — пример связанных с этим трудностей.
Процесс производства бактерий—возбудителей «молочной болезни» требует обязательного выполнения следующих условий: 1) нужно производить большие популяции патогена на единицу объема ферментационной среды; 2) большая доля вегетативных клеток должна спорулировать; 3) рост и споруляция должны происходить в условиях ферментации, пригодных для крупномасштабного производства; 4) образующиеся споры должны быть стойкими и инфекционными в полевых условиях и 5) вирулентность и характер размножения возбудителей болезни, вызываемой в популяциях хозяина спорами, полученными в лаборатории, не должны отличаться от соответствующих свойств местных патогенов.
Исследования В. popilliae выделены здесь потому, что этот микроорганизм превосходит по эффективности В. lentimorbus, как агент микробиологической борьбы, и менее требователен при выращивании на искусственных средах.
Один штамм В. popilliae, NRRL В-2309, был отобран для текущих исследований, потому что он быстро развивался на искусственных средах, и как вегетативные клетки, так и споры были вирулентны при инъекциях; споры этого штамма, образовавшиеся в личинках, были инфекционны и при скармливании. Из спонтанных вариантов родительской формы на искусственной среде были отобраны дополнительные штаммы. Это были штаммы, различающиеся по быстроте роста, интенсивности обмена веществ, характеристикам колоний, инфекционности и по спорообразованию in vitro. В. popilliae легко изменчив, и поэтому необходимо заботиться о стабилизации его свойств при размножении. Изменения при культуре на искусственной среде отражают давление отбора на популяцию в результате непаразитического существования. Несоответствие между условиями существования в личинках и в искусственной среде — постоянная проблема при попытках получения штаммов со свойствами, нужными для использования в борьбе с вредителями.
