PL238301B1 - Sposób stymulacji wzrostu grzybów owadobójczych oraz ich patogeniczności dla szkodników w biologicznej ochronie roślin - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób stymulacji wzrostu grzybów owadobójczych oraz ich patogeniczności dla szkodników w biologicznej ochronie roślin.

Zwalczanie szkodników i chorób roślin wyłącznie preparatami chemicznymi jest od lat 70-tych XX wieku stopniowo zastępowane integrowanymi programami ochrony roślin łączącymi metody agrotechniczne, biologiczne, fizyczne i chemiczne. Stosowanie chemicznych pestycydów spowodowało kumulowanie ich w plonach i potem w żywności, przedostawanie się ich do źródeł wody pitnej oraz powstawanie ras zwalczanych szkodników odpornych na stosowane pestycydy. Te okoliczności zwróciły uwagę zwłaszcza na metody biologiczne. Metody biologiczne polegają na czynnym wykorzystaniu naturalnych wrogów mikroorganizmów chorobotwórczych (wirusów, bakterii, grzybów, nicieni) oraz pasożytniczych i drapieżnych owadów i pajęczaków, a także naturalnych sprzymierzeńców jakimi są owadożerne zwierzęta.

Obok owadobójczych nicieni poczesne miejsce wśród biopestycydów zajmują owadobójcze grzyby działające samodzielnie lub wraz z innymi biopestycydami oraz naturalnymi sprzymierzeńcami jakimi są owadożerne zwierzęta. Najlepiej jest aplikować grzyby do ich naturalnego środowiska jakim jest gleba, gdyż większość szkodników roślin dłużej lub krócej diapauzuje w glebie. W Polsce w warunkach polowych stosowano owadobójcze grzyby do gleby w stosunku do szkodnika sadów, jakimi są larwy owocnicy jabłkowej (Hoplocampate studinea Klg.) przed ich diapauzą, larw już diapauzujących w oprzędach oraz larw spasożytowanych przez gąsieniczniki (Ichneumonida).

Stwierdzono, że larwy owocnicy łatwo ulegają infekcji przed diapauzą, a w czasie diapauzy i po niej są infekowane już tylko w niewielkim stopniu. Larwy owocnicy spasożytowane przez gąsieniczniki niestety ulegają również infekcji, zanim owocnica zdoła wytworzyć oprzęd dla przepoczwarczenia.

Badania poletkowe nad wykorzystaniem grzybów owadobójczych do zwalczania szkodników w uprawach roślin motylkowych wykazały, że zastosowanie grzybów owadobójczych może się przyczynić w istotny sposób do ograniczania uszkodzeń brodawek asymilujących azot przez larwy oprzędzików. Najskuteczniejszy okazał się grzyb Beauveria bassiana, co opisano w pracy „Microbialcontrol of Sitona lineatus in the semi field trials” opublikowanej w 1998 roku w czasopiśmie IOBC/WPRS Bulletin, w tomie 21, zeszycie 4, na stronach 105-108. Entomopatogenne grzyby są bezpieczne dla środowiska, mogą być namnażane na skalę techniczną na owadach laboratoryjnych lub pożywkach sztucznych i prostymi metodami aplikowane przeciw szkodnikom żerującym na korzeniach roślin lub tylko okresowo przebywającym w glebie. Polowa efektywność grzybów owadobójczych może być ograniczana niesprzyjającymi warunkami środowiska takimi jak pH gleby oraz kumulujące się w glebie wskutek antropogenicznych zanieczyszczeń jony metali ciężkich. W zależności od rodzaju jonu i ich stężenia, a także od gatunku a nawet szczepu grzyba, jony metali mogą działać stymulująco lub hamująco na wzrost i rozwój mikroorganizmów. Ogólnie można stwierdzić, ze owadobójcze grzyby wykazują wysoką, ale nie nieograniczoną tolerancję na jony metali ciężkich. Owadobójczy grzyb Metarrhizium anisopliae okazał się całkowicie odporny na działanie jonów metali w stężeniach średnich dla gleb polskich i nawet dziesięciokrotnie wyższych od średnich. Prawdopodobnie synergizm i antagonizm między jonami może zmieniać granice tej tolerancji. Grzyby owadobójcze znajdują w glebach zazwyczaj dogodne warunki dla swej aktywności - grzyb Metarhizium anisopliae wprowadzony do gleby zachowuje zdolności patogenne przez 3 lata.

W związku z powyższym, prowadzone są badania nad możliwością stymulacji patogeniczności grzybów, a tym samym nad poprawą ich funkcjonowania w środowisku.

Z publikacji Magdaleny Jaworskiej pod tytułem, „Magnez w biologicznej ochronie roślin przed szkodnikami” znane są metody stymulacji przyrostu biomasy grzybów z użyciem jonów magnezu.

Efekty badań w zakresie poprawy namnażania i patogeniczności grzybów owadobójczych zostały również opisane w pracy M. Jaworskiej i D. Ropka „Stymulacja chemiczna aktywności owadobójczej grzybów i nicieni aplikowanych łącznie na owady testowe”. W roku 2014 M. Jaworska, J. Domański, P. Tomasik i K. Znój opatentowali w Polsce pod numerem 223 412 od dnia 28.01 2014 sposób stymulacji wzrostu grzybów owadobójczych oraz ich patogeniczności dla owadów w biologicznej ochronie roślin, a następnie w roku 2016 opisali tę metodę w pracy M. Jaworska, J. Domański, P. Tomasik, K. Znój, Stimulation of entomopathogenic fungi with static magnetic field, która ukazała się w czasopiśmie Journal of Plant Diseases and Protection w tomie 12 na stronach 295 do 300. W patencie tym oraz w publikacji autorzy opisali stymulowanie wzrostu oraz owadobójczości entomopatogennych grzybów za pomocą statycznego pola magnetycznego. Opisany sposób jest skuteczny, niemniej posiada ograniczenie

PL 238 301 B1 wynikające z rozmiarów magnesów, a stąd pozyskiwania dużych objętości wody poddawanej działaniu pola magnetycznego lub też poddawania dużych objętości grzybów bezpośredniemu działaniu tego pola.

Znana jest ze zgłoszenia P.403613 lampa plazmowa z zasilaczem zaś patentem Pat.216025 chronione jest urządzenie do obróbki plazmowej wody.

Jak wykazały badania opublikowane w 2016 roku przez T. Białopiotrowicza, W. Ciesielskiego, J. Domańskiego, M. Doskocza, M. Fiedorowicza, K. Grąż, K. Khachatryana, H. Kołoczka, A. Kozaka, Z. Oszczędę i P. Tomasika w pracy pod tytułem Structure and physicochemical properties of water treated with low-temperature low-frequency plasma, która ukazała się w czasopiśmie Current Physical Chemistry w tomie 6 na stronach 312 do 320, woda taka ma strukturę klatratów zbudowanych z 12 i więcej cząsteczek wody, wewnątrz których znajdują się zamknięte cząsteczki reaktywnego tlenu singletowego. Niektóre zmierzone przez autorów tej pracy właściwości fizykochemiczne wskazują na podobieństwo strukturalne wody poddanej działaniu plazmy do wody poddanej działaniu statycznego pola magnetycznego.

W osobnych, dotąd nieopublikowanych badaniach wykazano, że woda poddawana działaniu plazmy jarzeniowej działa stymulująco na wzrost i owadobójczość entomopatogennych grzybów. Zastosowany sposób umożliwia produkcję stymulowanych grzybów stymulacji na skalę przemysłową

Istota rozwiązania polega na tym, że grzyby owadobójcze szczepi się na stosownej pożywce na przykład, glukozowo-ziemniaczanej i przechowuje w temperaturze od 3 do 6 stopni C przez dowolny okres czasu, po czym poddaje się działaniu plazmy generowanej w zakresie 10^-2 do 10^-4 mbar (ciśnienie w lampie), od 200 do 1200 V (napięcie przyłożone do elektrod, pomiędzy którymi powstaje plazma), od 10 do 500 mA (natężenie prądu przepływające przez elektrody) i od 20 do 1200 GHz (częstotliwości prądu wzbudzenia plazmy) w czasie od 1 sekundy do 5;0 minut (okres kontaktu z działającą plazmą) w temperaturze od 0 do 40 stopni. Parametry dopierane są empirycznie na podstawie badań pilotażowych oraz analizy wody.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zwiększenie wzrostu liniowego kolonii grzyba nawet o kilkanaście procent w porównaniu z koloniami nie poddanymi działaniu plazmy i co najmniej kilkunastoprocentowe zwiększenie patogeniczności w stosunku do owadów przy równoczesnym przyspieszeniu śmiertelności szkodników o co najmniej 24 godziny.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony przykładami wykonania.

P r z y k ł a d I

W przykładzie wykonania przeprowadza się procedurę stymulacji grzybów owadobójczych Isaria fumosorosea (dawniej Paecliomyces fumosoroseus) na odpowiedniej pożywce na przykład pożywce glukozowo-ziemniaczanej zakupionej w firmie Biocorp z Warszawy. Pożywkę tę przygotowuje się z dodatkiem wody kranowej poddawanej działaniu plazmy w opisanym powyżej urządzeniu przez okres od 1 do 90 min. Stymuluje się grzyby przechowywane w zawiesinie wody destylowanej w lodówce w temperaturze 4 stopni Celsjusza, przy czym czas ich przechowywania nie ma żadnego wpływu na wynik oddziaływania na nie wody poddawanej działaniu plazmy o parametrach temp. 38°C,5x10^-3 mbar, 600 V, 50 mA i 280 GHz przez 30 minut w temperaturze pokojowej.

Po wysokotemperaturowej sterylizacji tej pożywki zaszczepia się na niej grzyby owadobójcze, które po okresie 15 minut do 2 godzin gotowe są do zwalczania szkodliwych owadów i ich larw w uprawach szklarniowych, polowych i leśnych.

PL 238 301 Β1

Tabela: Śmiertelność larw Tenebrio molitor powodowana przez grzyby entomopatogenne w różnych ośrodkach wodnych w ciągu 8 dniowych eksperymentów^ab.

	Grzyb Isario fumosoroseus Dzień
3	4	5	6	7	8
Kontrola - woda destylowana	Oa	20a	64a	92a	96a	lOOa
Kontrola - woda wodociągowa	Oa	16a	48a	96a	lOOa	lOOa
Woda destylowana pod działaniem plazmy	4a	40ab	64a	96a	lOOa	lOOa
Woda wodociągowa pod działaniem plazmy	8a	64b	96b	lOOa	lOOa	lOOa

a) oznacza pięć powtórzeń z pięcioma larwami w każdym eksperymencie. Przedstawione dane dotyczą śmiertelności 100 larw Tenebrio molitor.

b) środki, po których te same litery w poszczególnych kolumnach nie różnią się istotnie przy p = 0,05.

Przykład II

W przykładzie wykonania przeprowadza się procedurę stymulacji grzybów owadobójczych Beauveria bassiana na odpowiedniej pożywce, na przykład, pożywce glukozowo-ziemniaczanej zakupionej w firmie Biocorporation z Warszawy. Pożywkę tę przygotowuje się z dodatkiem wody destylowanej poddawanej działaniu plazmy w opisanym powyżej urządzeniu przez okres od 1 do 90 min. Stymuluje się grzyby przechowywane w zawiesinie wody destylowanej w lodówce w temperaturze 4 stopni Celsjusza, przy czym czas ich przechowywania nie ma żadnego wpływu na wynik oddziaływania na nie wody poddawanej działaniu plazmy plazmy o parametrach: temperatura 38 stopni Celsjusza, 1x10^-3 mbar, 500 V, 55 mA and 380 GHz przez 30 minut w temperaturze pokojowej.

Po wysokotemperaturowej sterylizacji tej pożywki zaszczepia się na niej grzyby owadobójcze, które po okresie 15 minut do 2 godzin gotowe są do zwalczania szkodliwych owadów i ich larw w uprawach szklarniowych, polowych i leśnych.

Tabela: Śmiertelność larw Tenebrio molitor powodowana przez grzyby entomopatogenne w różnych ośrodkach wodnych w ciągu 8 dniowych eksperymentów^{a b}

Woda	Grzyb Beauveria bassiana
Dzień
3	4	5	6	7	8
Kontrola - woda destylowana	Oa	Oa	Oa	20a	52a	76a
Kontrola - woda wodociągowa	Oa	Oa	8 ab	35a	56a	72a
Woda destylowana pod działaniem plazmy	Oa	4a	20b	48a	75a	81 ab
Woda wodociągowa pod działaniem plazmy	Oa	4a	4ab	51a	84a	lOOa

PL 238 301 B1

a) oznacza piec powtórzeń z pięcioma larwami w każdym eksperymencie. Przedstawione dane dotyczą śmiertelności 100 larw Tenebrio molitor.

b) środki, po których te same litery w poszczególnych kolumnach nie różnią się przy p = 0.05.

P r z y k ł a d III

W przykładzie wykonania przeprowadza się procedurę stymulacji grzybów owadobójczych Bauveria lub Isaria fumosoroseus na odpowiedniej pożywce na przykład pożywce glukozowo-ziemniaczanej zakupionej w firmie Biocorp z Warszawy. Pożywkę tę przygotowuje się z dodatkiem wody o składzie płynu fizjologicznego poddawanej działaniu plazmy o parametrach temperatura 38°C, 5x10^-3 mbar, 600 V, 50 mA i 280 GHz przez przez okres od 1 do 90 min. Stymuluje się grzyby przechowywane w zawiesinie wody destylowanej w lodówce w temperaturze 4°C przy czym czas ich przechowywania nie mu żadnego wpływu na wynik oddziaływania na nie wody poddawane] działaniu plazmy jarzeniowej.

Po wysokotemperaturowej sterylizacji tej pożywki zaszczepia się na niej grzyby owadobójcze, które po okresie 15 minut do 2 godzin gotowe są do zwalczania szkodliwych owadów i ich larw w uprawach szklarniowych polowych i leśnych.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób stymulacji wzrostu grzybów owadobójczych oraz ich patogeniczności dla szkodników w biologicznej ochronie roślin, znamienny tym, że grzyby owadobójcze zaszczepia się na 15 do 120 minut na pożywce przygotowanej w wodzie poddanej uprzednio działaniu plazmy generowanej w zakresie 10^-2 do i 10^-4 mbar, od 200 do 1200 V, od 10 do 500 mA i 20 do 1200 GHz częstotliwości w czasie od 1 sekundy do 50 minut w temperaturze od 0 do 40°C przy czym stosuje się wodę destylowana, kranowa albo płyn fizjologiczny tej plazmy przez co najmniej 1 minutę.
2. 2. Zastosowanie wody poddanej działaniu plazmy o parametrach: w zakresie10^-2 do i 10^-4 mbar. od 200 do 1200 V, od 10 do 500 mA i 20 do 1200 GHz częstotliwości w czasie od 1 sekundy do 50 minut do przygotowania pożywki stymulującej wzrost grzybów owadobójczych.
3. 3. Zastosowanie wody według zastrz. 2, do stymulacji wzrostu grzybów.
4. 4. Zastosowanie wody według zastrz. 2, do stymulacji patogeniczności grzybów.