Бразильські дослідники з Embrapa спільно з компанією Efense описали інтегрований підхід до промислового виробництва грибних біоінсектицидів на основі бластоспор — від рідинної ферментації до формуляції та перевірки біологічної дії.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Agropages.
Дослідники Бразильської корпорації сільськогосподарських досліджень Embrapa у партнерстві з компанією Efense повідомили про розробку інтегрованого процесу промислового виробництва грибних біоінсектицидів. Рішення охоплює оптимізовану рідинну ферментацію, масштабування виробництва, формуляцію та біологічну валідацію, а також спрямоване на подолання двох типових обмежень для продуктів на основі бластоспор: вихід на промислові обсяги та обмежену стабільність під час зберігання.
У центрі технології — бластоспори (клітини ентомопатогенних грибів, що беруть участь в інфікуванні комах). За даними авторів, отримані продукти продемонстрували ефективність проти білокрилки Bemisia tabaci (біотип B) та кукурудзяної совки Spodoptera frugiperda, які є одними з ключових шкідників у бразильському землеробстві.
«Було продемонстровано, що можливо отримувати понад один мільярд бластоспор на мілілітр лише за два дні ферментації, зберігаючи біологічну якість, необхідну для аграрного застосування. Крім того, бластоспори в олійній формуляції показали вищу вірулентність, ніж неформульовані, створюючи синергічний ефект у контролі комах-шкідників», — зазначила Аліне Ліра (Embrapa Environment), яка працювала над проєктом під час докторських студій в Університеті Сан-Паулу (USP).
Чому ставка саме на рідинну ферментацію
Бластоспори природно утворюються ентомопатогенними грибами під час інфікування комах. На відміну від конідій, які зазвичай виробляють методом твердофазної ферментації, бластоспори можна швидко нарощувати в рідинній культурі. У матеріалі підкреслюється, що такий підхід потенційно дає швидше, більш однорідне та простіше для автоматизації виробництво.
Водночас бластоспори чутливі до зневоднення та несприятливих умов довкілля, що історично стримувало їх комерційне застосування. Для розв’язання цих задач команда підібрала відповідні джерела вуглецю та азоту для ферментації, розробила протоколи масштабування для лабораторних і промислових біореакторів та протестувала формуляції, які мають зберігати життєздатність грибів і посилювати інсектицидну активність.
Технічні характеристики та параметри
- Масштабування процесу: від лабораторного рівня до біореакторів на 7 л, далі — до промислових біореакторів місткістю 1 200 л (за словами дослідника Embrapa Environment Габріела Маскаріна).
- Показники на промисловому масштабі: середні концентрації 1,8–2,8 млрд КУО/мл (colony-forming units per milliliter) після 2–4 днів ферментації.
- Оцінені формуляції: суміші з рослинною олією та аморфним кремнеземом як диспергувальними агентами.
- Збереження життєздатності: до 90 днів за охолодженого зберігання для формульованих бластоспор (краще, ніж у неформульованих).
- Лабораторні та тепличні випробування: смертність шкідників 70–93% за концентрації внесення 10 млн бластоспор/мл (за даними дослідниці Embrapa Environment Жанни Марінью-Праду).
Формуляція та зберігання: спроба обійти «гаряче» сушіння
Окремим завданням було подовження терміну придатності без традиційного сушіння гарячим повітрям. У матеріалі зазначено, що конвекційне сушіння широко застосовують для отримання сухих грибних форм (зокрема змочуваних порошків і вододиспергованих гранул), але воно може підвищувати собівартість виробництва.
За результатами оцінки, формуляції з рослинною олією та аморфним кремнеземом як диспергувальними агентами забезпечували збереження життєздатності грибів до 90 днів за умов охолодженого зберігання. Автори вказують, що такий підхід потенційно може спростити виробництво й зменшити витрати завдяки відмові від етапу традиційного сушіння.
Результати біологічних випробувань
У лабораторних і тепличних експериментах формульовані бластоспори перевіряли проти гусениць кукурудзяної совки та німф білокрилки. Окрім показників смертності, дослідники спостерігали, що грибні клітини здатні прикріплюватися до комах, проростати та ініціювати інфекцію протягом годин після внесення, а загибель шкідників прискорювалася в наступні дні.
Також наведено дані польових випробувань: у сезонах вирощування сої 2022/23 та 2023/24 послідовні обробки біоінсектицидами на основі бластоспор, за інформацією Маркуса Сантани (Efense), суттєво знижували чисельність білокрилки на експериментальних ділянках. У польових дослідах нові формуляції порівнювали з комерційно зареєстрованими в Бразилії біоінсектицидами. Автори зазначають, що технологія може бути інтегрована в програми інтегрованого захисту рослин, хоча результативність залежатиме від умов внесення та цільового шкідника.
Що це означає для практики
Описаний підхід важливий насамперед як «технологічний ланцюжок» для виведення бластоспорних продуктів на промисловий рівень: від швидкого нарощування біомаси в рідинній ферментації до формуляції, яка підвищує стабільність під час зберігання. Для виробників і користувачів біологічних засобів захисту це може означати ширший вибір грибних біоінсектицидів за умови комерціалізації технології.
У матеріалі також зазначено, що розробка пов’язана з патентними заявками BR1120160066138 та міжнародною заявкою PCT/US2015/049673 (винахідники: Gabriel Moura Mascarin і Mark Alan Jackson). Дослідження опубліковано в журналі CS Agricultural Science & Technology.