Биотехнологии защиты растений от вредителей
Обновлено: 25.08.2024
Биотехнология лежит в основе следующих методов: применение трансгенных растений, регенерантов, полученных путем перенесения гена устойчивости или заданного необходимого свойства, например внесение токсигенных веществ в геном растения или микроорганизма с помощью генной инженерии;
Антагонизм может быть обусловлен аллелопатией, или антибиозом, основанным на выделении антагонистами микотоксинов, имеющих антибиотические свойства. Продуцируемые антагонистами антибиотики угнетают возбудителей болезней. О перспективности использования антагонистов и их продуцентов говорит тот факт, что организацией Plan Geneic sysems (Гент, Бельгия) из почвы, ризосферы и филлосферы различных растений выделено и идентифицировано с помощью SAS PAGE около 2800 антигрибных бактериальных изолятов, в том числе P. fluorescens — 760 штаммов, Xanhomonas malophilia — 550, Bacillus sp. — 115 и Phyllobacerium sp.- 110 штаммов (Leyns e. a., 1988). Антагонисты эффективны только при применении их до заражения. В этот период необходимо создать устойчивую антагонистическую микрофлору (Fokkema, 1988).
Гиперпаразитизм, или сверхпаразитизм, также основан на микробном антагонизме. Известны микопаразиты биотрофные, которые обитают только на живых клетках грибов и отличаются высокой селективностью, и некротрофные. Биотрофные микопаразиты менее пригодны для непосредственного использования в качестве средств защиты, так как они, как правило, не культивируются на обычных питательных средах в отсутствие хозяина, а в природных условиях только тормозят патогенез возбудителя, но не вызывают его быстрой гибели. Тем не менее, их роль весьма важна и при использовании соответствующих элементов интегрированной защиты можно поддерживать жизнедеятельность биотрофов на достаточном уровне, с тем, чтобы сократить применение фунгицидов.
Некротрофные микопаразиты более пригодны для использования, так как они могут нарабатываться на искусственных питательных средах; можно также получать в промышленных масштабах их активные продукты — антимикробные вещества (антибиотики). Некротрофные гиперпаразиты должны использоваться сразу после заражения при низкой степени развития болезни, так как для их паразитизма необходимы соответствующие гидротермические условия. Активность можно усилить добавочной инокуляцией.
Разработка биопрепаратов до регистрации проходит следующие этапы: изолирование, идентификация, изучение физиологии и патогенности, селектирование штаммов, изучение их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами, наработка биопрепаратов, их стандартизация, контроль за качеством и стабильностью, испытание в лабораторных и полевых условиях, определение надежности в разных условиях.
Иммунизация растений путем инокуляции их авирулентными или гиповирулентными штаммами приобретает все большее значение. Необходимые штаммы выделяют из природных объектов или получают искусственно, воздействуя на нормальные вирулентные штаммы физико-химическими и другими методами.
Под влиянием ослабленных по патогенности штаммов растение вырабатывает фитоалексины и другие биологически активные вещества. Так происходит, например, при использовании авирулентной расы Phyophhora infesans на картофеле (Ellis е. а., 1988). При иммунизации растений табака ослабленными штаммами возбудителя пероноспороза в растениях накапливались фитоалексины и полимеры, а также возрастала активность пероксидазы, хитиназы, линоксигеназы, увеличивался уровень ингибиторов протеазы (Кис, 1988), в результате устойчивость растений возрастала.
Иммунизация растений непатогенными штаммами Fusarium охуporum в полевых условиях была равноценна применению беномила (Ogawa, Komada, 1988). Этот прием защищает баклажан и томат не только от фузариозного, но и от вертициллезного увядания, т. е. проявляется множественное индуцирование устойчивости (Yamaguchi е. а., 1988). При использовании гиповирулентного штамма Rhizocionia solani для защиты от вирулентных штаммов этого гриба фитоалексины не образуются, а происходит конкуренция за приоритет заражения. Защитное действие объясняется также увеличением содержания Са2+ в прединокулированных растениях (Sneh, Ichielevich, 1988). Применение авирулентных и гиповирулентных штаммов создает благоприятные условия для развития антагонистов вредных организмов.
Подавляющее большинство современных фунгицидов малотоксично для теплокровных животных. Тем не менее их можно рассматривать в качестве одного из источников загрязнения окружающей среды. Необходим поиск новых веществ с высокой селективностью и способностью быстро разрушаться в окружающей среде, в частности антибиотиков, или биофунгицидов, получаемых на основе природных веществ с помощью биотехнологии.
Несмотря на то, что первый антибиотик выделен из Bacillus руосуаneas в конце прошлого века, в сельскохозяйственной практике их стали применять сравнительно недавно. Первоначально для защиты растений использовали антибиотики, разработанные для медицины. Считается, что применение таких антибиотиков в сельском хозяйстве обостряет проблему резистентности к ним возбудителей заболеваний человека.
Первыми из предложенных специально для сельского хозяйства антибиотиков были бластицидин S, затем касугамицин, полиоксины и валидомицин. В настоящее время они нашли свое место в ассортименте средств защиты растений в Японии, Корее, Южной Африке (Sisao, 1984).
При разработке и использовании антибиотиков возникают трудности, связанные, во-первых, с проведением их микроанализов, особенно в тех случаях, когда они содержат ряд компонентов, во — вторых, с быстрым возникновением резистентных форм фитопатогенов. Поэтому биофунгициды необходимо применять вместе с синтетическими фунгицидами в баковых смесях или чередовать их на протяжении сезона. Благодаря этим приемам была быстро снижена резистентность Pyricularia oryzae к касугамицину и объем применения этого антибиотика не сократился (Miura, Takahaschi, 1976). Существуют проблемы и с разрешением на использование антибиотиков органами здравоохранения из-за опасности привыкания к ним людей, хотя надо отметить, что медицинские антибиотики имеют иной механизм действия.
Интерес представляют фунгицидные вещества растительного происхождения. Они содержатся в здоровых растениях, а также образуются в пораженных тканях под воздействием пониженных температур, различных химикатов и механических повреждений.
В высших растениях антигрибные вещества содержатся в форме алкалоидов, или прогибиторов. Из здоровых растений выделены и идентифицированы капиллин, вайрон, хумолон, лупилон, куркумин, гемиковая и гемениковая кислоты, 6 — гексенолактон (парасорбиковая кислота), протоанемонин (зыделен из многих растений сем. Ranuncu — laceae), катехол и протокатеховая кислота (из внешних чешуй лука, корни лука содержат диаллилдисульфид, который провоцирует прорастание склероциев возбудителя белой гнили лука в отсутствие хозяина), флоретин, пиносильвин, хлорогениковая кислота, юглон, плюмбагин, 2-метокси-1,4-нафтахинон, танины: катехол, пирогаллол, галликовая кислота; канаванин, томатин, соланин, бензоксазолинон и др. Экстракты неидентифицированных веществ из корневищ многолетних растений Acorum calamus, Zingiber zirumbe и Curcuma longa проявили фунгитоксичность на уровне беномила или выше (Bandara, Wijayagunasekera, 1988). В монографии (Grainge, Ahmed, 1988) приведены характеристики, классификация, условия произрастания около 2400 растений, экстракты из которых могут быть использованы для защиты растений.
К фунгитоксичным веществам, выделенным из пораженных растительных тканей, относятся орхинол, пизатин, кумарин, или скопулетин, хлорогениковая кислота, ипомеамарон, оризалексины, сандаракопимарадиены.
В неинфицированных растениях, находящихся в абнормальных условиях (пониженные температуры, механические повреждения, воздействие химических соединений или УФ-облучение), накапливаются следующие антигрибные вещества: производные изокумарина, орхинол, хлорогениковая кислота и другие фенолы, кумарин, умбеллиферон, оризалексины и др.
Многие из перечисленных веществ обладают фунгицидностью, а также повышают устойчивость растений. К последним относятся фенольные соединения. Так, устойчивые к фитофторозу сорта картофеля содержат повышенные количества ортодифенолов. Большие количества фенолов обнаруживаются в сортах пшеницы, устойчивых к стеблевой и бурой ржавчинам, а также растениях риса, устойчивых к пирикуляриозу. Наличие катехола и протокатеховой кислоты в луке обусловливает его невосприимчивость к антракнозу. Присутствие хлорогениковой кислоты повышает устойчивость картофеля к фитофторозу, парше, увяданию и кофейного дерева к раку. Способны повышать устойчивость растений танины, томатин и некоторые другие вещества.
Одинаковые фунгитоксиканты нередко накапливаются в растениях под влиянием различных факторов. Так, пизатин в горохе образуется в результате поражения его аскохитозом, обработки сулемой и другими химикатами. Хлорогениковая кислота в картофеле аккумулируется под воздействием фитофтороза, механических повреждений и пониженных температур. К веществам, которые образуются в растениях под влиянием различных факторов, относятся также орхинол, скопулетин, ипомеамарон.
В настоящее время фитоалексины классифицируют как истинные, псевдо — и ложные. Истинные фитоалексины образуются только под воздействием гриба. Химическая структура некоторых антибиотиков до сих пор не установлена.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
26.05.2017
Последние тридцать лет земледелие выделяется тем, что при выращивании сельскохозяйственной продукции, за основу все чаще берется концепция органического и экологического хозяйствования, поскольку здоровье человека (зависящее в немалой степени и от среды обитания) превыше всего.
В связи с этим во всем мире стимулируются и развиваются программы, направленные на улучшение благополучия аграрных экосистем. С этой целью применяются новые агрономические и биологические методы выращивания культур, оставляя в прошлом применение синтетических материалов, ядохимикатов и прочих компонентов, которые ранее наносили ощутимый вред природе.
Биологические методы защиты растений стали хорошей альтернативой применению химии и успешно используются в земледелии для контроля над вредителями и возбудителями различных заболеваний, поскольку они являются безопасными для человека и животных. В итоге, лишь за последний десяток лет ассортиментный ряд биопрепаратов значительно вырос и с каждым годом их эффективность, а соответственно и популярность растет.
Биопрепараты, в отличие от ставших привычными для многих инсектицидов состоит в том, что они создаются на основе живых микроорганизмов, таких как бактерии, вирусы и акарифаги (виды полезных споров и хищные грибы).
Основным плюсом применения биологических методов борьбы с вредителями является отсутствие токсичности и то, что их можно применять в любой фазе вегетации культурных растений, и даже непосредственно перед самой уборкой урожая. Биопрепараты не влияют на вкус, цвет и запах вызревших плодов, овощей или ягод и быстро растворяются в природных условиях, не нанося вреда окружающей природе.
В основе биопрепаратов заложен следующий принцип: болезнетворные бактерии заражают насекомых-вредителей, в результате чего те погибают, причем основной плюс их применения состоит в том, что они действуют избирательно, не причиняя вреда полезным насекомым (к примеру, опылителям растений), домашним и прочим теплокровным животным.
Существует два основных способа воздействия биопрепаратов: он либо проникает внутрь вредителя через кишечник, либо оказывает влияние на его нервную систему.
В первом случае, употребив опрысканное препаратом растение, насекомое, погибает от пищевого отравления, во втором случае, все гораздо трагичнее, поскольку вредитель гибнет от голода.
Биопрепараты против вредителей
Биопрепарат состоит из действующего вещества на основе природного авермектида, который производит почвенный гриб (лат. Streptomyces avermitilis) и действует, как нейротоксин.
Эффективен для борьбы с колорадским жуком и его личинками, тлей, трипсами, совкой, плодожорками, листовертками, различного рода пилильщиками, галлицей, результативно уничтожает растительноядных клещей, листоедов и цветоедов.
Доза подбирается в зависимости от ситуации и вида вредителя (от двух до восьми миллилитров средства). Опрыскивание необходимо производить при температуре воздуха не ниже восемнадцати градусов тепла.
Основу препарата составляет бактерия (лат. Bacіlіus Thurіngіensіs), которая нарушает работу кишечника вредителей. Массовая гибель насекомых происходит в течение трех-семи суток после обработки.
Эффективно работает против листовертки, огнёвки, колорадского жука и его личинок, златогузки, совки, белянки, плодовой моли, шелкопрядов, боярышницы и прочих насекомых.
Расход тридцать пять миллилитров средства на пять литров воды. Опрыскивание проводить при температуре воздухи не менее восемнадцати градусов тепла.
В основу препарата входит спор гриба (лат. Bauverіa bassіana). Эффективно работает против проволочников, личинок майских жуков, трипсов, колорадского жука и его личинок, медведки.
Применяется для обработки растений (однопроцентный раствор препарата), выращиваемых в теплицах и защищенном грунте.
Минимальная температура воздуха для опрыскивания – не ниже двадцати градусов тепла.
В основе препарата находится действующее вещество аверсектин, которые получают из почвенного гриба (лат. Stereptomyces avermitilis).
Уничтожает растительноядных клещей, галлицу, колорадского жука и его личинок, щитовку, пилильщиков, тлю, листоверток, плодожорок, различные виды белянок и совок.
Доза подбирается в зависимости от ситуации и вида вредителя (от одного до десяти миллилитров средства на литр воды).
Гибель вредоносных насекомых происходит на пятые-седьмые сутки.
Основу препарата легли споры бактерий группы (лат. Bacіlіus Thurіngіensіs var. Curstakі).
Эффективно действует против гусениц яблонной и плодовой моли, златогузки, листовертки, белянки, огневки, совки и прочих насекомых вредителей. Хорошо работает против личинок медведки, майского жука, проволочников и долгоносиков.
Доза препарата зависит от вида культурного растения и составляет примерно двадцать грамм средства на десять литров холодной воды.
Основу препарата составляет действующее вещество – спор и мицелий гриба (лат. Verticillium lecanii). Применяется в закрытом грунте (теплицах).
Наиболее эффективен против тли и белокрылки. Обработка производится при температуре не ниже шестнадцати градусов тепла. Расход: от ста до пятисот миллилитров средства на десять литров воды.
При обработке растений биопрепаратами необходимо помнить следующее:
1. Как правило, для получения необходимого эффекта одного опрыскивания недостаточно, поэтому необходимо применять от трех до шести обработок.
2. Биопрепараты обладают замедленным действием, поэтому явного и выраженного эффекта после их применения ждать не приходится. Вредоносные насекомые, как правило, погибают лишь на третий или пятый день, причем наибольший эффект проявляется примерно на десятые сутки. Тем не менее, уже через несколько часов после обработки растений вредители перестают питаться, соответственно вред от них становится минимальным.
3. На эффективность протравливания оказывает влияние погодные условия (при похолодании и высокой влажности эффект обработки снижается).
4. Биопрепараты, как было сказано выше, абсолютно безвредны для человека, животных, птиц, рыб и полезных насекомых.
5. Биопрепараты не наносят вред природе, не скапливаются внутри плодов, овощей, ягод и прочих съедобных растений, не загрязняют почву и, как уже неоднократно было сказано, не вредят окружающей среде.
При применении биопрепаратов необходимо также помнить о том, что они, несмотря на низкую токсичность для человека и теплокровных животных могут вызывать у некоторых людей аллергическую реакцию, поэтому использование в момент обработки растений индивидуальных средств защиты является обязательным. В любом случае обычный респиратор лишним не будет.
Читайте также: