Классическая стратегия биологической борьбы с со-
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ И БИОРАЦИОНАЛЬНЫХ ГЕРБИЦИДОВ
А.О. Берестецкий
Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург
Несмотря на зеленую революцию, связанную с появлением химических гербицидов, сорные растения и другая нежелательная растительность (инвазивные виды, наркотикосодержащие растения), остаются серьезной проблемой в растениеводстве. Это связано с появлением устойчивых к гербицидам форм сорных растений и запретом применения химических препаратов вблизи жилья и в органическом земледелии. Для решения этой проблемы разрабатываются микробиологические препараты (биогербициды) и биорациональные гербициды на основе природных соединений.
В обзоре (преимущественно на основе литературы 2010–2016 гг.) рассмотрены вред систематического применения химических гербицидов, успехи разработки классической стратегии биологической борьбы с нежелательной растительностью, а также коммерческие и перспективные биологические и биорациональные гербициды.
Ключевые слова: сорные растения,инвазивная флора,биоконтроль,гербициды,биогербициды,биорациональныегербициды
Введение в проблему. Нежелательная растительность
– прежде всего сорные и инвазивные виды растений – по-стоянный компонент антропогенных экосистем, требую-щий жесткого контроля, чтобы избежать накопления их длительно сохраняющихся семян в почве. Средние потери урожая от засоренности посевов колеблются около 10 %, но зависят от культуры, внесения удобрений, погодных ус-ловий и иногда могут доходить до 50 %. Причем при высо-кой засоренности посевов многие элементы растениевод-ческих технологий (внесение удобрений, использование высокопродуктивных сортов, фитостимуляторов и т.п.) оказываются практически бессмысленными. Поэтому объ-емы применения химических гербицидов (ХГ) в несколь-ко раз превышают количество используемых в последнее время других средств защиты растений [Aktar et al., 2009; Cantrell et al., 2012; Говоров и др., 2015].
|
|
|
Несмотря на то что ассортимент действующих веществ ХГ достаточно широк, существует целый ряд проблемных растений, борьба с которыми неэффективна при использо-вании стандартных подходов. Так, для искоренения мно-голетних сорных растений (таких как бодяк щетинистый, осот полевой, вьюнок полевой) требуются многократные механическая обработка почвы (вспашка, боронование) и применение повышенных доз химических гербицидов. Еще сложнее технологии борьбы с паразитическими со-рными растениями, которые дополнительно включают выведение и использование устойчивых сортов. С другой стороны, многие растения, особенно инвазивные заносные виды (например, амброзия полыннолистная, борщевик Сосновского, галинсога мелкоцветковая), растут на непа-хотных землях и вблизи жилья, что делает борьбу с ними весьма непростой задачей. Еще одной группой «проблем-ных» растений являются наркотикосодержащие виды (на-пример, мак опийный и дикая конопля), уничтожение или значительное ухудшение товарного вида которых относи-тельно безвредными для окружающей среды способами достаточно затруднительно.
|
|
|
Интенсивное применение ХГ может приводить к неже-лательным последствиям: загрязнению почвы и сточных вод, накоплению их остатков в урожае [Aktar et al., 2009]. Так, во Франции из 15 пестицидов, выявленных в грун-товых водах и реках, большинство – гербициды [Cordeau et al., 2016]. В последнее время появляется статистически подтвержденная информация, что в районах интенсивно-
го применения пестицидов увеличено количество случаев болезни Альцгеймера [Yan et al., 2016]. Многие исследова-ния показывают, что глифосат – наиболее применяемый в настоящее время гербицид – обладает генотоксическими
и канцерогенными свойствами [Bakry et al., 2015; Cressey, 2015].
Еще одна очень серьезная проблема – появление рези-стентных к ХГ популяций сорных растений. Значительное их количество как раз наблюдается в тех странах, где гер-бициды много и активно применяют. В России эта про-блема пока стоит менее остро. На 7-м Международном гербологическом конгрессе, проходившем в Праге в июне 2016 г. (автор статьи принимал в нем участие), эта пробле-ма была отмечена как приоритетная. Это связано с больши-ми трудностями в разработке ХГ с новыми механизмами действия. Представители некоторых агрохимических ком-паний утверждают, что в ближайшие 10 лет не стоит ждать новых препаратов, действующих на принципиально новые молекулярные мишени, что позволило бы бороться с ре-зистентными видами. Поэтому приходится серьезно заду-мываться, как решать эту проблему в будущем, используя проверенные агротехнические приемы и новые продукты для борьбы с сорными растениями [Shaner, Beckie, 2014].
|
|
|
В связи с вышесказанным вполне понятно желание по-требителей сельскохозяйственной продукции и ее произво-дителей не только повысить эффективность действия ХГ, но в ряде случаев использовать пусть менее эффективные, но более безопасные альтернативы. Поэтому создание эко-логически малоопасных средств борьбы с нежелательной растительностью ведется во всех развитых странах мира. В качестве таких альтернатив являются сейчас биологиче-ский метод и биорациональные гербициды.
|
|
|
Классическая стратегия биологической борьбы с со-
рными растениями. Классическая стратегия предусма-тривает импорт эффективных, безопасных и специфичных фитофагов или фитопатогенов, способных к самостоятель-ному распространению из точек интродукции для подавле-ния целевых заносных (инвазивных) видов растений. По-скольку в 20 веке проблема биологических инвазий была наиболее острой в Новом Свете (в частности, в США, Канаде, Австралии, Новой Зеландии), то и наиболее зна-чительный прогресс в этом направлении достигнут в этих странах [McFadyen, 1998]. Так, в США предлагаются ком-мерческие продукты на основе насекомых-фитофагов для
6 Берестецкий А.О./ Вестник защиты растений 1(91) – 2017, с. 5–12
борьбы с такими сорняками как: молочай острый, видами бодяка и чертополоха, зверобоем продырявленным, льнян-кой обыкновенной и другими. Средняя цена одной особи
– около 1 доллара [Bio-Control Products for 2016, электрон-
ный ресурс]. Успешной была интродукция некоторых ви-дов ржавчинных грибов (преимущественно видов рода Puccinia)в США и Австралии для борьбы с сорными рас-тениями из семейства сложноцветные [Evans, 2013]. На-пример, в исследованиях, выполненных в США, России, Новой Зеландии и Греции, оказалось возможным создание эпифитотий в популяциях бодяка полевого путем осеннего почвенного внесения телиоспор Puccinia punctiformis. В Новой Зеландии удалось заразить на опытных делянках в среднем до 70 % растений, в РФ – до 30 % [Berner et al., 2013].
Серьезное финансирование программ биологической борьбы с сорными растениями осуществляется сейчас в Австралии, где ежегодный урон от инвазивных видов достигает полумиллиарда долларов. В 2016 г. прави-тельство Австралии и различные коммерческие органи-зации выделили 13 млн долларов на проект, направлен-ный на поиск организмов, сдерживающих численность десяти наиболее вредоносных видов растений: Lycium ferocissimum, Cabomba spp., Vachellia nilotica, Sagittaria spp., Solanum elaeagnifolium, Conyza bonariensis, Sonchus arvensis, Bryophyllum delagoense, Sporobolus pyramidalis и Chrysanthemum leucanthemum [Government funding announced for weed biocontrol R&D project, электронный ресурс]. В 2016 г. экологическое ведомство США (U.S. Department of the Interior) обозначило биологический ме-тод борьбы с заносными сорными растениями как одно из наиболее экономически выгодных и приоритетных на-
правлений исследований [Addressing the Needs of Classical Biological Control Programs, электронный ресурс]. Дей-
ствительно, затраты на разработку классического биокон-троля возвращаются в виде экономической выгоды в соот-
ношении примерно 1:27 [Hershenhorn et al., 2016].
Перспективы классической стратегии борьбы с сор-ными растениями серьезно рассматривают в Европейском Союзе [Shaw et al., 2016]. В 2005 г. завершился крупный трехгодичный научно-исследовательский проект «Giant Alien» по разработке биологического метода борьбы с ги-
гантскими борщевиками (Heracleum mantegazzianum, H. sosnowskyi и H. persicum),на основе которого была выпу-щена брошюра «Практическое пособие по борьбе с гигант-скими борщевиками», доступная на русском языке [Booy et al., электронный ресурс]. Один из последних (2013-2017) европейских проектов COST SMARTER [SMARTER, элек-тронный ресурс] – это координационный проект (в котором участвует и автор этой статьи) по биологической борьбе с амброзией полыннолистной, в котором преимущественно изучается потенциальное применение ряда видов фитофа-гов, питающихся амброзией, в частности, жука-листоеда
Ophraella communa [Müller-Schaerer et al., 2014].
В нашей стране относительно успешно был реализован лишь один «классический» проект: после тщательного от-бора в 1968 г. в СССР был завезен амброзиевый листоед (Zygogramma suturalis) для борьбы с амброзией полынно-листной. В настоящее время этот фитофаг широко рассе-лился в ареале распространения амброзии, но его значе-ние в подавлении сорняка несущественно, чтобы снизить плотность популяции этого сорняка [Резник, 2009]. Од-
нако работы по внедрению новых насекомых-фитофагов продолжаются [Esipenko, Zamotajlov, 2014; Есипенко и др., 2016], в которых надежды возлагаются на упомяну-того выше листоеда O. communa и амброзиевую совку Tarachidia candefacta.
Gary Clewley с соавторами [Clewley et al., 2012], проа-нализировав 61 публикацию с 2001 по 2011 г., выявил, что несмотря на то, что число успешных проектов по интро-дукции естественных врагов сорных растений невелико по отношению к общему числу опубликованных работ, в среднем насекомые-фитофаги снизили высоту целевых растений на 28 %, образование цветов и семян на 35 и 42 %, плотность популяций нежелательной растительно-сти на 56 %, при этом разнообразие местной флоры уве-личилось на 88 %. Наиболее эффективными ограничителя-ми численности сорных растений были жуки из семейств Chrysomelidae and Curculionidae.Несмотря на этот успех,классический биометод не всегда эффективен, нуждается
в государственной поддержке и длительных предваритель-ных исследованиях за рубежом (как правило, на родине целевого растения) для поиска, отбора и тестирования ор-ганизмов, контролирующих численность заносных видов.
Биогербициды. Биогербицидами(БГБ)называют ми-кробные препараты для борьбы с сорной растительностью, которые направлены на то, чтобы вызывать сильные ло-кальные эпифитотии в популяциях сорных растений. Ино-гда к ним относят растительные или микробные экстракты с фитотоксическими свойствами, очищенные микробные фитотоксины, а также синтетические аналоги природных фитотоксических соединений. Эту группу препаратов я от-ношу к биорациональным химическим гербицидам (БХГ), которая будет рассмотрена в другом подразделе статьи. Промежуточное положение занимают биогербициды, дей-ствие которых обусловлено прежде всего фитотоксически-ми метаболитами, образуемыми их продуцентами.
В качестве действующего начала БГБ используют прежде всего фитопатогенные грибы, а также бактерии и вирусы [Harding, Raizada, 2015]. Этапы разработки мико-гербицидов (биогербицидов на основе грибного инокулю-ма), методы повышения их эффективности описаны нами ранее [Берестецкий, 1997; 2004; Берестецкий, Сокорнова, 2009]. Число успешных проектов по разработке БГБ не столь велико, как классических препаратов, но интерес частных компаний к ним выше [Ash, 2010]. К настоящему моменту зарегистрировано чуть более 10 биогербицидов, однако ни один из них широко не применяется. Да и не мо-жет применяться широко, поскольку большинство из них
– селективные препараты, которые были разработаны для подавления конкретных проблемных видов сорных расте-ний. Так, препарат на основе гриба Phytophthora palmivora был столь эффективен против Morrenia odorata во Флори-де (США), что сорняк практически исчез на защищаемых плантациях цитрусовых, а с ним отпала необходимость применять биогербицид. Один из первых БГБ Collego®
в виде растворимого порошка на основе Colletotrichum gloeosporioides f. sp, aeschynomene,разрешённый к приме-
нению в США в 1982 г., недавно был перерегистрирован под торговой маркой LockDown™, однако его применение ограничено в связи с небольшим спросом [Hershenhorn et al., 2016].
Интересно, что «пионерами» создания биогербицидов считают советских ученых [Wapshere, 1982]. Так, первый
| Берестецкий А.О./ Вестник защиты растений 1(91) – 2017, с. 5–12 | 7 |
советский БГБ на основе гриба Alternaria cuscutacidae для борьбы с повиликой был разработан О.Л. Рудаковым
в 1960-х годах [Рудаков, 1961], однако тогда он не выдер-жал испытания практикой. В 2005 г. в США был зареги-стрирован аналог этого БГБ – препарат Smoulder G, дей-ствующим началом которого является Alternaria destruens
[Bailey, 2014].
Относительно недавно в Канаде были зарегистри-рованы 2 биогербицида для борьбы с двудольными сор-няками для использования на газонах. Один – на основе гриба Sclerotinia minor (препарат Sarritor), другой – на ос-нове Phoma macrostoma (препарат «Phoma»). Если первый гриб – патоген широкого спектра двудольных растений, то штаммы второго гриба поражают преимущественно сложноцветные сорняки (одуванчик. бодяк, осот др.). и некоторые другие виды. Экспериментальные данные пока-зывают, что «Phoma» уступает химическим гербицидами как по биологической эффективности, так и по спектру поражаемых сорняков [Smith et al., 2015]. Оба препарата, которые представляют собой «гранулы» обросшего гриб-ным мицелием зерна, рекомендуются для применения и в частных хозяйствах на газонах [Quarles, 2010; Hershenhorn et al., 2016]. В последнее время регулярно появляются публикации об эффективных полевых испытаниях слабо специализированных патогенов – Myrothecium verrucaria
и M. roridum. Так, БГБ на основе Myrothecium verrucaria
испытывается в США для борьбы с кудзу – заносным бо-бовым растением; он особенно эффективен в сочетании со стандартными гербицидами, уничтожая до 90 % этого сор-няка и освобождая «место» для локальной флоры [Weaver et al., 2016]. M. roridum был эффективен для уничтожения водного гиацинта [Piyaboon et al., 2016].
Несколько биогербицидов было зарегистрировано для борьбы с нежелательной древесной растительностью. По-сле того как было определено, что возбудитель млечного блеска Chodrostereum purpureum распространяется не да-лее, чем на 500 м от места внесения, штамм этого гриба, вы-деленный из яблони, коммерциализован в Европе и Канаде как микогербицид для уничтожения «сорных» деревьев (березы, осины, ольхи, терновника) [Evans, 2013]. В насто-ящее время его применение активно изучается и в Новой Зе-ландии с целью борьбы с видами ивы [Bellgard et al., 2014]. В 2013 г. прошел регистрацию БГБ Di-Bak Parkinsonia для борьбы паркинсонией шиповатой (Parkinsonia aculeata). Его выпускает компания Bio-Herbicides Australia. Препарат представляет собой капсулы, которые специальным прибо-
ром вводят в ствол деревьев [http://www.bioherbicides.com. au/bha-weed-control/parkinsonia].
Главным общеизвестным недостатком биопестицидов, включая БГБ, который все еще тормозит их широкое вне-дрение, является замедленное действие и/или недостаточ-но высокая биологическая эффективность по сравнению с ХГ. Следует также отметить ограниченные сроки хра-нения биопестицидов. Поэтому необходима разработка подходов, позволяющих повысить эффективность и тех-нологичность потенциальных БГБ. Эти подходы могут быть различными и должны базироваться на глубоком понимании биоэкологии, биохимии и физиологии проду-центов биопрепаратов для борьбы с сорняками в связи с их патогенными свойствами и толерантностью к внешним стресс-факторам, также на знании современных биотехно-логических процессов [Glare et al., 2016].
С развитием биотехнологий у БГБ появляется надежда на более широкое внедрение. Разрабатываются способы получения вирулентного и стресс-толерантного инокулю-ма на основе микросклероциев и мицелия грибов-проду-центов БГБ. Исследуются оригинальные способы вне-сения БГБ, например, при помощи различных систем подкормки и орошения. Создаются препаративные формы
и их композиции, позволяющие более длительно хранить биопрепараты и повышающие их биологическую эффек-тивность [Hershenhorn et al., 2016]. Наконец, появляется много экспериментальных данных, демонстрирующих, что некоторые – правильно подобранные сочетания БГБ и ХГ могут демонстрировать заметный синергетический эф-фект, что предполагает создание новой парадигмы борьбы с трудноискоренимыми сорными растениями: перспективу разработки смесей не только различных ХГ с различными механизмами действия, но ХГ с БГБ. Например, глифосат прекрасно сочетается с некоторыми БГБ [Cook et al., 2009; Boyette et al., 2014; Сокорнова и др., 2015], что значитель-
но повышает эффективность и расширяет спектр действия этих смесей.
Биорациональные химические гербициды. Некоторыхнедостатков БГБ (неясные механизмы действия, зависи-мость активности от многих внешних факторов и других) могут быть лишены БХГ – препараты на основе природ-ных фитотоксинов. Фитотоксические соединения – преи-мущественно вторичные метаболиты, которые образуют растения (эффект аллелопатии) и микроорганизмы (факто-ры патогенности) [Берестецкий, 1978, 2008]. Давно извест-но, что фитотоксическими свойствами обладают и некото-рые первичные метаболиты, например, ряд аминокислот
и жирных кислот [McCalla, Haskins, 1964]. К настоящему времени известны сотни природных фитотоксинов, и неко-торые из них рассматриваются как природные гербициды или БХГ [Duke et al., 2014].
Биорациональные средства защиты растений, включая БХГ, можно условно разделить на 4 группы: 1) грубые экс-тракты, 2) индивидуальные природные соединения (или их смеси) различной степени очистки, 3) микробные пре-параты токсинного действия и 4) синтетические аналоги природных соединений.
В первую группу БХГ входят эфирные масла, экстрак-ты, сидераты, отходы пищевого производства [Cai, Gu, 2016]. Так, в США в качестве БХГ используют кукурузный глютен, при разложении которого образуются фитотоксич-ные пептиды [Duke, Dayan, 2010]. Измельченная зеленая масса горчицы и соевая мука (в норме расхода около 1 и 4 т/га, соответственно) были эффективными для подавления сорняков в посевах шпината и брокколи в условиях орга-нического земледелия [Shrestha et al., 2015]. Эфирные мас-ла двух видов Nepeta (котовника) из сем. Яснотковые обла-дали ингибирующим действием на рост корней амброзии полыннолистной [Dmitrović et al., 2015]. Сок полыни
(Artemisia absinthium) и ромашки (Matricaria chamomilla)
снижал биомассу мокрицы (Stellaria media) и накопление в сорняке хлорофилла [Кондратьев и др., 2016]. Созданы сорта овсяницы, которые являются суперпродуцентами ти-розина, обладающим способностью к подавлению сорной растительности [Weston et al., 2005].
В качестве потенциальных БХГ рассматриваются рас-тительные и микробные экстракты, обладающие фитоток-сическими свойствами. Так, высокую гербицидную акив-
8 Берестецкий А.О./ Вестник защиты растений 1(91) – 2017, с. 5–12
ность показал экстракт из бобового растения канавалия (Canavalia ensiformis) для подавления плюща (Ipomoea grandifolia) и коммелинии (Commelina benghalensis) в по-севах сои [Mendez, Rezende, 2014]. Гербицидными свой-ствами обладали фенольные соединения (фумарпрото-цетраровая и протоцетрариевая кислоты) из экстрактов таллома лишайника Cladonia verticillaris [Tigre et al., 2015]. Однако, если растения – это возобновляемый, но ограни-ченный ресурс, то получение микробных препаратов воз-можно при помощи ферментации и более экономично. В Бразилии проведен широкой скрининг микроорганизмов, обладающих фитотоксическими свойствами, отобрано не-сколько изолятов (виды Diaporthe, Phoma), для которых разработаны технологии получения и применения культу-рального фильтрата в качестве БХГ [Brun et al., 2016; Souza et al., 2015; 2016]. Высокую фитотоксичность в отношении заносного в Индии сорняка Parthenium hysterophorus по-казал культуральный фильтрат гриба Alternaria macrospora MKP1 [Kaur et al., 2015].
Известны несколько коммерческих и эксперименталь-ных БХГ из второй группы биорациональных средств защиты растений. Для борьбы с сорными растениями на приусадебных участках в США применяют уксусную кис-лоту [Dayan, Duke, 2010]. Компания Marrone BioInnovations (США) разработала препарат Opportune, действующим веществом которого является бактериальный фитотоксин такстомин А. Компания Syngenta предлагает БХГ Katoun® на основе пеларгоновой кислоты для использования в органическом земледелии [Cordeau et al., 2016]. Тенуазо-новая кислота, образуемая некоторыми грибами из рода Alternaria, запатентована китайскими учеными и изучает-ся как природный гербицид с оригинальным механизмом действия [Chen et al., 2015]. Разработкой БХГ на основе грибного токсина занимается в настоящее время и новозе-ландская биотехнологическая компания Biotelliga [http:// www.biotelliga.com/research_detail.htm?research_id=10].
В третью группу можно отнести такие препараты как Organo-Sol®, Bioprotec Herbicide™, Kona™, которые со-стоят из лактобактерий, образующих фитотоксичные мо-лочную и лимонную кислоты. Эти препараты рекоменду-ют в Канаде для подавления клевера на газонах [Cordeau et al., 2016]. Для борьбы с паразитическим сорняком стри-гой в США разработан биогербицид на основе Fusarium oxysporum, который является суперпродуцентом тирозина
– аминокислоты, обладающей способностью к ингибиро-ванию развития стриги. Препарат успешно опробован в Африке [Nzioki et al., 2016]. Ранее подобная работа была проведена для возбудителя фузариозного увядания коноп-ли, который секретировал в ризосферу валин – аминокис-лоту, которая обладает фитотоксическими свойствами для этого растения [Tiourebaev et al., 2000]. Действие биогер-бицида на основе почвенной бактерии Enterobacter I-3 об-условлено ингибированием образования гиббереллинов и синтеза аминокислот, что вызывало замедление роста сор-ных растений [Radhakrishnan et al., 2016].
Структура и механизмы действия природных соедине-ний и фитотоксинов – важный источник идей для создания новых гербицидов [Dayan, Duke, 2014; Duke, Dayan, 2015]. Так, «гербицид № 1» – глифосат – это аналог глицина, а не-которые современные гербициды, являющиеся ингибито-рами 4-гидроксифенилпируват-диоксигеназы (например, мезотрион, сулкотрион, темботрион), – аналоги природных
соединений из группы трикетонов, выделенные из различ-ных растений [Kraemer et al., 2014; Duke, Dayan, 2015]. Некоторые штаммы бактерий Streptomyces hygroscopicus
и S. viridochromogenes в культуре синтезируют биалафос
– фитотоксин, который в растениях метаболизируется в более активное соединение – фосфинотрицин. Биалофос выпускается в Японии и имеет очень ограниченный ры-нок сбыта, однако синтетический фосфинотрицин успеш-но коммерциализован. В частности, под торговой маркой Баста его выпускает компания Bayer CropSciences [Duke, Dayan, 2011]. В настоящее время в связи с появлением устойчивых к гербицидам форм сорных растений актив-но изучаются механизмы действия различных природных фитотоксинов. Например, показано, что макроцидин А, образуемый грибом Phoma macrostoma, ингибирует синтез каротиноидов [Hubbard et al., 2015], тенуазоновая кисло-та – работу фотосистемы II растений [Chen et al., 2015]. Ведутся работы по разработке методов химического син-теза природных гербицидов и их аналогов. Так, из гриба Stagonospora cirsii в 2007 нами были выделен новый длянауки фитотоксин – стагонолид А, являющийся сильным ингибитором роста корней [Yuzikhin et al., 2007], и уже в 2010 г. индийскими учеными был проведен полный синтез этого вещества [Prabhakar et al., 2010; Srihari et al., 2010]. При помощи биотехнологических подходов возможно по-вышение продуктивности штаммов по выходу гербицид-ных веществ [Полуэктова и др., 2016; Sica et al., 2016].
Часто задаваемые вопросы. Одними из часто задавае-
мых вопросов специалистов по защите растений являются: 1) действительно ли безопасны БГБ и БХГ, 2) не перейдут ли патогены сорных растений на культуры, 3) где можно приобрести «альтернативные» гербициды в РФ?
- То, что вещество выделено из природного материа-ла совершенно не означает, что оно безопасное. Так, из-вестна следующая очень поучительная история. Из гриба Alternaria alternata был выделен фитотоксин (AAL-ток-син), который был высокотоксичным и избирательным для некоторых пасленовых сорных растений. Он был запатен-тован как природный гербицид. Однако, когда была уста-новлена его химическая структура, выяснилось, что она очень похожа на строение фумонизина – опасного мико-токсина, образуемого некоторыми грибами рода Fusarium. Токсикологические исследования подтвердили опасения, что AAL-токсин, так же как и фумонизин, обладает кан-церогенными свойствами [Hoagland et al., 2007]. Недав-ние токсикологические исследования фитотоксинов гри-ба Ascochyta caulina, смесь которых рассматривается как про-гербицид для борьбы с марью белой, показали, что они обладают высокой токсичностью в отношении даф-нии, тогда как другие протестированные организмы (водо-росли, рыбы, дождевые черви) были слабо чувствительны к ним [Fumagalli et al., 2013]. Поэтому перед регистрацией необходимо тщательное изучение любого препарата.
- Как было уже показано выше, узкая специфичность
– достоинство классических агентов биоконтроля, и, как правило, – недостаток БГБ. Поэтому специализацию фито-патогенных микроорганизмов – продуцентов БГБ опреде-ляют очень тщательно на научно подобранном наборе раз-личных видов растений. Наиболее скрупулезным изучение специфичности должно быть для классических агентов биоконтроля, которые могут обладать способностью к бы-строму распространению. Для этого изучаются системати-
| Берестецкий А.О./ Вестник защиты растений 1(91) – 2017, с. 5–12 | 9 |
ка и филогения растений-хозяев, проводится тщательное тестирование патогенности на родине заносного растения
и в стране интродукции в условиях карантина. Без такого тестирования ввоз патогенов в страну даже с целью борь-бы с опасными сорняками абсолютно невозможен. Что касается «местных» патогенов, выделенных из локальных видов сорных растений, то у микологов и фитопатологов накопилось достаточно данных о болезнях культурных растений, что вместе с экспериментальной оценкой кру-га растений-хозяев микроорганизмов-кандидатов дает возможность достаточно уверенно говорить о безопасно-сти для культур. Проще говоря, если за много тысяч лет патоген не перешел с сорняка на культуру, то вряд ли это произойдет и сейчас. При нарушении условий применения БГБ поражение защищаемых культур возможно, но при неправильном использовании ХГ может возникнуть такая же проблема. Еще раз важно отметить, что некоторые заре-гистрированные биогербициды являются патогенами куль-турных растений.
- На последний вопрос с сожалением отвечаем, что в РФ ни БГБ, ни БХБ не зарегистрированы (за исключени-ем препаратов 4 группы). Однако исследования по их раз-работке ведутся в последние 5–10 лет в ВИЗР, ВНИИФ и ВНИИБЗР. В ВИЗРе в настоящее время реализуется про-ект, поддержанный Российским научным фондом (проект № 16-16-00085), направленный на разработку микогерби-цидов против бодяка полевого, осота полевого и борщеви-ка Сосновского.
Разнообразие средств – разнообразие решений. Хо-
рошо известно, что при лечении заболеваний человека и животных в терапии редко применяется одно лекарство. Существуют также личные предпочтения врачей и паци-ентов в выборе методов лечения. Поэтому и в защите рас-тений, включая борьбу с сорными растениями, желательно иметь комплекс различных средств: от «народных» – до сильных химических. В различных странах уже предло-жены и разрабатываются БГБ и БХГ как дополнение или альтернатива ХГ в органическом земледелии. Не везде они
применяются широко. Например, в Европе биогербициды практически не используются, поскольку они, имея более низкую окупаемость и эффективность, проходят все эта-пы регистрации, что и химические пестициды [Czaja et al., 2015]. При этом недостаточно критериев оценки их качества. Еще многое предстоит сделать, чтобы биорацио-нальные средства защиты растений стали полноправными продуктами на рынке [Glare et al., 2016]. Чтобы повысить эффективность борьбы с сорняками, можно создавать смеси БХГ, ХГ и БГБ. Например, экстракты растений ча-сто действуют синергетически с эфирными маслами или химическими гербицидами так, что возможно снижение уровня применения последних [Farooq et al., 2011; Ihsan et al., 2015; O’Sullivan et al., 2015].
На рынке органического (приусадебного) сельского хозяйства РФ нет альтернативы нескольким ХГ (глифосат, клопиралид), расфасованным в мелкие упаковки. Между тем, это – приличный рынок, который стоит осваивать. С другой стороны, в качестве БХГ могут быть использованы отходы пищевой и фармацевтической промышленности, различных сельскохозяйственных и биотехнологических производств. Фитотоксические соединения могут быть обнаружены даже в отходах животноводства [Edney, Rizvi, 1996].
С развитием сельского хозяйства в РФ перспективность рынка биологических и биорациональных пестицидов бу-дет расти. Создание научной базы и разработка технологий микробиологической борьбы с нежелательной раститель-ностью должны помочь вывести БГБ на рынок и внедрить их в системы защиты растений. Такие исследования актив-но ведутся в ВИЗРе [Берестецкий и др., 2014, 2016; Гасич
и др., 2012, 2016; Сокорнова, 2015]. Не только скрининг различных организмов на образование фитотоксических метаболитов [Берестецкий, 1978], но и современный ме-тагеномный подход может быть использован для поиска гербицидных веществ, которые образуют плохо или вовсе не культивируемые в искусственных условиях организмы [Kao-Kniffin et al., 2013].
Работа выполнена при поддержке РНФ (проект № 16-16-00085).
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 78; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!