Современные достижения микробиологии и их внедрение в практику сельского хозяйства

Схематизируя  имеющиеся к настоящему времени  данные по распространению клубеньковых бактерий в природе, можно сделать следующие обобщения. 

В целинных и  окультуренных почвах присутствуют обычно в больших количествах  клубеньковые бактерии тех видов  бобовых растений, которые имеются  в составе дикой флоры или  культивируются длительное время в данной местности. Численность клубеньковых бактерий всегда наивысшая в ризосфере бобовых растений, несколько меньше их в ризосфере других видов и мало в почве вдали от корней. 

В почвах встречаются  как эффективные, так и неэффективные клубеньковые бактерии. Имеется много данных о том, что длительное сапрофитное существование клубеньковых бактерий, особенно в почвах с неблагоприятными свойствами (кислых, засоленных), ведет к снижению и даже утрате активности бактерий.

Перекрестная заражаемость разных видов бобовых растений нередко приводит в природе и сельскохозяйственной практике к появлению на корнях клубеньков, недостаточно активно фиксирующих молекулярный азот. Это, как правило, зависит от отсутствия в почве соответствующих видов клубеньковых бактерий. 

Особенно часто  такое явление наблюдается при  использовании новых видов бобовых  растений, которые либо заражаются неэффективными видами бактерий перекрестных групп, либо развиваются без клубеньков.

Из всего  выше сказанного можно сделать вывод о том, что азотфиксирующие бактерии играют важную роль в жизни бобовых растений и обогащении почвы азотом. При этом на развитие и жизнедеятельность этих микроорганизмов влияет большое число факторов.

4. Пищевые и кормовые отравления, вызываемые токсинами микробного происхождения. Микотоксикозы. Методы предупреждения.

Пищевые отравления могут вызываться не только бактериальными токсинами, но и микотоксинами.

Микотоксины (от греч. mykes - грибки, toxicon - яд) - это токсины, вырабатываемые плесневыми грибами. С  биологических позиций микотоксины  необходимы для плесневых грибов для выживания, сохранения вида и  конкурентоспособности, а с гигиенических  позиций - это особо опасные вещества, загрязняющие продовольственное сырьё и пищевые продукты. 

Микотоксины, вырабатываемые токсигенными плесневыми грибами, оказывают  токсическое действие на организм человека и животных и вызывают специфические  заболевания, называемые микотоксикозы. Наиболее часто микотоксины обнаруживаются у грибов рода Aspergillus, Fusarium и Penicillium. К настоящему времени выделено и идентифицировано более 100 микотоксинов. Многие из них являются высокотоксичными веществами, оказывающими канцерогенное, мутагенное, тератогенное, нейтропное и иное воздействие на организм человека. Важнейшей особенностью микотоксинов является чрезвычайно высокая термоустойчивость. Они не разрушаются при нагревании до 200 °С и выше. В настоящее время нет надежных способов обезвреживания пищевых продуктов, пораженных токсическими видами плесневых грибов.Гигиеническими нормативами строго регламентируется содержание некоторых микотоксинов: афлатоксина B1, дезоксиниваленола (вомитоксина), зеараленона, Т-2 токсина и патулина - в продовольственном сырье и пищевых продуктах растительного происхождения; афлатоксина M1 - в молоке и молочных продуктах.  
Приоритетным микотоксином для зерновых продуктов является дезоксиниваленол, для орехов и семян масличных - афлатоксин В1, для фруктов и овощей - патулин. 
Присутствие микотоксинов в продовольственном сырье и пищевых продуктах, предназначенных для детского и диетического питания, не допускается. 
Опасность микотоксинов обусловлена и тем, что продуцирующие их плесневые грибы очень широко распространены в природе и при определенных условиях могут поражать и корма, и продукты питания. Особенно актуальна данная проблема в современных рыночных условиях, характеризующихся все возрастающими объемами поступающего в страну импорта продовольственного сырья. Такая продукция должна подлежать обязательной сертификации и соответствовать гигиеническим требованиям к качеству и безопасности. Среди многих микотоксикозов, связанных с продуктами и кормами, зараженными токсигенными плесневыми грибами, выделяют афлатоксикоз, фузариотоксикозы и эрготизм. 
Афлатоксикоз - пищевое отравление, возникающее при употреблении пищевых продуктов, содержащих афлатоксины (АТ).  
В связи с широким распространением в природе продуцентов афлатоксинов, а также с интенсивными торговыми отношениями между странами афлатоксикоз представляет серьезную гигиеническую проблему. 
Главными продуцентами афлатоксинов являются плесневые грибы Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus.

В настоящее  время к афлатоксинам относится 20 соединений, из которых четыре (В1, В2, C1, C2) являются основными, а остальные их производными (M1, M2 и др.). Наибольшую опасность в отношении заражения пищевых продуктов, представляют афлатоксин B1 и афлатоксин M1 (метаболит афлатоксина B1). Афлатоксин M1 выделяется с молоком животных после потребления зараженных кормов. Наиболее опасен и высокотоксичен афлатоксин B1.

Оптимальные условия  для роста аспергилл и токсинообразования: температура 27-30 оС, относительная влажность  воздуха 97-98 %, рН 5-6.

Афлатоксины термостабильны и практически не разрушаются при обычной технологической и кулинарной обработке. 

Главным органом - мишенью афлатоксинов является печень. Афлатоксины обладают сильным гепатотоксическим  и гепатоканцерогенным действием - они вызывают первичный рак печени.

Афлатоксины выявлены в ряде злаковых культур, а также  в бобовых и масличных культурах, зернах какао и кофе, в чае, молоке, мясе и др.

Продуценты  афлатоксинов чаще развиваются в  орехах арахиса, арахисовой муке, арахисовом масле. В США наиболее важным источником афлатоксинов является кукуруза. Длительная транспортировка этих продуктов в трюмах кораблей при повышенной температуре и влажности увеличивает содержание АТ во много раз.

Загрязнение афлатоксинами  может происходить при неблагоприятных  условиях роста растений, неудовлетворительной сушке и увлажнении урожая при хранении. Наиболее актуально это в тропических и субтропических странах, где климат способствует росту продуцентов афлатоксина. 

С зараженным кормом афлатоксины поступают в организм животных и их остаточное количество обнаруживается в мясе, молоке, яйцах. В связи с этим во многих странах вводятся ограничения на содержание афлатоксинов в пищевых продуктах и ужесточается деятельность контролирующих органов.

Основные меры профилактики афлатоксикозов - правильное хранение зерна, предупреждение плесневения продуктов питания, систематический контроль продуктов и кормов на загрязнение афлатоксинами. 

Фузариотоксикозы  вызываются плесневыми грибами рода Fusarium и некоторых других видов, которые  продуцируют токсины, относящиеся к классу трихотеценов. Многие из них являются чрезвычайно опасными токсинами. 
 
Известно более 40 трихотеценовых микотоксинов (ТТМТ), из которых к основным загрязнителям пищевых продуктов и кормов животных относят Т-2 токсин, дезоксиниваленол (вомитоксин). Один и тот же вид гриба может вырабатывать несколько трихотеценовых токсинов. Наиболее интенсивно ТТМТ накапливаются при повышенной влажности и пониженной температуре.

ТТМТ относятся  к сильнодействующим токсинам, которые  вызывают некроз кожи и слизистых, изменения состава крови (анемия, лейкемия и др.), кровоизлияния, повреждения иммунной системы, злокачественные новообразования, уродства плода и т.д.

Загрязнение пищевых  продуктов и кормов трихотеценовыми  микотоксинами вызывает давно известные пищевые микотоксикозы: алиментарно-токсическаю алейкию и отравление «пьяным хлебом».

Алиментарно-токсическая  алейкия или септическая ангина, относится к числу тяжелых  заболеваний, связанных с употреблением  продуктов переработки перезимовавшего под снегом зерна (хлеб, лепешки, каши т.д.). Это зерно поражается плесневыми грибами Fusarium sporotrichioides. Микотоксины этих грибов (Т-2 и др.) термоустойчивы и при тепловой обработке изделий из зерна не разрушаются.

Заболевание характеризуется  некротическим поражением миндалин, мягкого неба и задней стенки глотки, поражением кроветворных органов, развитием алейкии (снижение лейкоцитов до 1000 в мл3 крови, гипохромная анемия), кровоизлияний, кровотечений и др. Летальность достигает 60-70 %.

Профилактика алиментарно-токсической алейкии включает: запрещение употребления перезимовавшего, увлажненного и заплесневелого зерна; исключение условий увлажнения и плесневения зерна при хранении; контроль за содержанием в зерне, мукомольно-крупяных и хлебобулочных изделиях трихотеценовых метаболитов, в частности Т-2 токсина и дезоксиниваленола.

Отравление  «пьяным хлебом» возникает в  результате употребления хлеба из зерна, пораженного плесневым грибом Fusarium graminearum и накоплением ТТМТ.

Злаки поражаются как во время роста, так и в валках на поле, особенно при дождливой погоде, а также в зернохранилищах при увлажнении и плесневении зерна.

Токсины гриба  оказывают нейтропное действие. Признаки заболевания нередко напоминают состояние опьянения и характеризуются состоянием возбуждения, эйфории (смех, пение и т.д.), нарушением координации движений (шаткая походка).

В дальнейшем эйфория  сменяется депрессией и упадком  сил. При длительном использовании  зараженного хлеба возможно развитие анемии и психических расстройств.

К мерам профилактики отравления «пьяным хлебом» относится  строгое соблюдение температурно-влажностных  условий хранения зерна, предупреждение его увлажнения и плесневения, контроль за содержанием в зерне, муке, крупе  и хлебобулочных изделиях ТТМТ.

Эрготизм - заболевание, развивающееся в результате потребления продуктов из зерна, загрязненного склероциями спорыньи (Claviceps purpurea). Склероции гриба - темно-фиолетовые рожки на ржаных колосьях, иногда на ячмене и пшенице. Склероции содержат токсичные для человека и животных производные лизергиновой кислоты (эрготамин, эргозин, эргокристин и др.) и клавиновые алкалоиды (эргоклавин, сетоклавин, элимоклавин и др.). Эрготоксины обладают нейротропным и галлюциногенным действием.

Отравление  возникает при употреблении зерна, муки и печеного хлеба, загрязненных склероциями спорыньи более 2 %. Выпечка пшеничного и ржаного хлеба, а также хранение муки свыше 2-х лет значительно снижает количество эрготоксинов.

Для заболевания  характерны судороги, галлюцинации и  гангрена конечностей. Специфическое лечение отсутствует. Это заболевание издавна известно под названием «злые корчи».

Профилактика  эрготизма заключается в очистке  продовольственного и семенного  зерна от спорыньи. В соответствии с действующей нормативной документацией в муке и крупе должно содержаться не более 0,05 % примеси спорыньи.

Микотоксикозы, вызываемые токсигенными грибами из рода Penicillium. Некоторые из них (P. claviforme, P. expansum, P. urticae) способны к выделению  микотоксина патулина. 

Патулин впервые был выделен как антибиотик в 1943 г. из культуры гриба Penicillium patulum, но как антибиотик он не нашел применение ввиду своей токсичности. Этот микотоксин в последние годы привлекает к себе внимание из-за его возможного канцерогенного действия.

Максимальное токсинообразование патулина наблюдается при температуре 21-30 оС. При нагревании до 80 оС в течение 10-20 мин концентрация патулина снижается до 50 %. Разрушает патулин добавление аскорбиновой кислоты и щелочная среда.

Загрязняет  патулин в основном фрукты и некоторые овощи. Обнаруживается патулин в яблоках, персиках, грушах, абрикосах, вишнях; в овощных, фруктовых и ягодных консервах; в соках, напитках, овощных, фруктовых и ягодных концентратах; заплесневелом хлебе; в орехах, чае, кофе. 

Чаще всего загрязняются яблоки, при этом патулин чаще всего концентрируется в подгнившей части. Напротив, в томатах патулин распространяется равномерно, независимо от размеров гнили.

Допустимые  уровни содержания патулина в пищевых  продуктах не должны превышать 0,05 мг/кг.

Профилактика  микотоксикозов. Несмотря на то, что  не все виды плесневых грибов, развивающихся  на пищевых продуктах токсигенны, употребление даже незначительно заплесневевших продуктов опасно для здоровья.

Разработка  и осуществление профилактических мероприятий в отношении микотоксикозов затруднено тем обстоятельством, что многие из них изучены недостаточно. Исходя из этого, ВОЗ поставила следующие задачи:

1. Проводить  широкие эпидемиологические исследования  связи различных болезней невыясненной  этиологии, особенно злокачественных опухолей, с уровнем загрязненности продуктов питания микотоксинами.

2. Разрабатывать  комплекс агротехнических мероприятий  по предотвращению распространения  токсичных грибов во внешней  среде.

3. Проводить  систематический микологический контроль продуктов и кормов на загрязнения плесневыми грибами и их токсинами.

 

5. Биопрепараты в защите растений от возбудителей заболеваний

За последние  годы в постоянной битве против насекомых-вредителей и возбудителей болезней большое  внимание уделяется препаратам биологического происхождения. Биологические препараты (биопрепараты) это биологические средства защиты растений, изготовленные на основе живых микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности. Считается, что они экологически безопаснее пестицидов химического происхождения, так как не дают высокий уровень уничтожения микроорганизмов и насекомых  за короткое время. Как правило, биологические средства защиты обладают узкой избирательной способностью, тем самым не наносят ущерб человеку и окружающей среде в сравнении с химическими пестицидами.

Механизм действия биологических средств защиты растений проявляется в виде паразитирования, уничтожения и поражения вредных  организмов энтомофагами, бактериями, грибами и вирусами, а также  использования их антагонистических свойств по отношению к заболеваниям растений.

Биопрепараты  имеют и свои преимущества. У них  высокая длительность действия. Они  не накапливаются в растениях  и не вызывают привыкания у насекомых. Биопрепараты обладают биодеструкцией — способностью расщеплять растительные остатки.

Многие биопрепараты обладают уникальной способностью повышать иммунитет растений. То есть не только уничтожают патогенов, но вызывают у  растений защитные ответы на инфекцию.  Вещества, которые побуждают у растений иммунитет, называются элиситорами(раньше их называли индукторами). Использование биогенных элиситоров является новым методом защиты растений. Биогенные элиситоры применяются в очень малых и безвредных количествах. Растению как бы делают прививку против болезней, в результате повышается его устойчивость.

Биоэлиситоры  бывают разных групп: на основе бактериальных  культур (агат-25, алирин, гамаир фитоспорин, экстрасол), на основе хитозана (агрохит, нарцисс, хитозар, фитохит, экогель), на основе органических кислот (иммуноцитофит, оберегъ, новосил, циркон, янтарная кислота) и другие. Но, нельзя сказать, что элиситоры полностью защищают растения — при высоких инфекционных нагрузках или массовом заселении вредителями они неэффективны.

Ниже приведен список рекомендуемых биопрепаратов для защиты комнатных растений от болезней и вредителей и стимуляторы роста.

Агат-25 — биоэлиситор и биопрепарат для повышения урожая растений. Действующее вещество — бактерии Pseudomonas aureofaciens и сбалансированный раствор макро- и микроэлементов. Препарат индуцирует защитные свойства растений против возбудителей грибных, бактериальных заболеваний (мучнистой росы, фитофтороза, ризоктониоза), улучшает минеральное питание растений, увеличивает всхожесть и энергию прорастания семян, стимулирует рост и развитие растений.