Биофунгициды: защита без вреда

Шаг к экологизации

После  открытия  Флеминга ученые всего мира начали активно исследовать микроскопические грибки. Исследования показали, что, кроме патогенных микроорганизмов, на Земле существуют также и полезные грибки, оказывающие благотворное воздействие на растения. Эти грибки производят антибиотики и другие вещества с высокой биологической активностью, которые подавляют развитие вредоносных и патогенных грибков. Один из таких помощников — грибок триходерма. На основе триходермы еще в 50-е годы XX века начали производить различные биопрепараты защитного действия, которые назвали биофунгицидами.

Биофунгициды обеспечивают высокую и продолжительную защиту растений от широкого спектра грибковых болезней, повышают устойчивость растений к экстремальным климатическим условиям. Использование в практике растениеводства биологических препаратов с различной активностью — важный шаг на пути к экологизации сельского хозяйства. Биологические средства защиты растений позволяют существенно сократить или даже полностью отказаться от использования химических аналогов, избежать проблем, связанных с появлением рас патогенов с множественной устойчивостью, снижения биоразнообразия почвенной микрофлоры, накопления и миграции токсичных ксенобиотиков в экосистемах.

Биоугрозе — биозащита

Соблюдение севооборотов, своевременное удаление сорняков, оптимальный питательный режим, качественный посевной и посадочный материал — грамотная агротехнология улучшает общий агрофон и способствует повышению стойкости растений к заболеваниям, но  не исключает их появления. Самые широко распространенные заболевания сельскохозяйственных растений — грибковые болезни. На их долю приходится больше 80% всех заболеваний растений. Существует множество путей заражения растений, так, например, в ткани растений грибы могут проникать через устьица, чечевички, через клетки эпидермиса, раны и трещины от солнечных ожогов. Помимо этого, переносчиками инфекции могут быть насекомые-вредители. Грибковые споры и элементы мицелия прекрасно сохраняются в почве, растительных остатках, переносятся ветром, каплями дождя и так далее.

Среднемировые (в годичном исчислении) потери урожая только основных продовольственных культур (пшеница, рис, кукуруза, картофель) из-за грибных инфекций составляют около 3,5%. По вине вредителей (исключая налеты саранчовых) — примерно втрое меньше, потери из-за сорняков – на уровне вредителей.

Широкое распространение грибных заболеваний привело к появлению огромного количества ядохимикатов, направленных именно против грибов. Первыми появились на рынке средства на основе меди, серы, ртути и хлора: ими пользовались еще наши деды. Фунгициды получили широкое применение на больших площадях, в высоких концентрациях и многократно.

Все биофунгициды можно разделить на:

- грибные — на основе грибов рода Trichoderma и др.;
- бактериальные — на основе бактерий группы Bacillus subtilis, рода Pseudomonas и антибиотиков;
- и другие — такие как молотая сера, экстракты растений и фитонциды.

Грибные биофунгициды

Механизм действия этой группы биофунгицидов основан на том, что на грибах-паразитах паразитируют другие грибы — так называемые паразиты второго порядка. Так, на мучнисторосяных грибах паразитирует пикнидиальный гриб Cicinnobolus cesati, на грибах бурой ржавчины пшеницы (Puccinia triticina) — пикнидиальный гриб Darluca filum. Кроме того, такие грибы выделяют вещества, угнетающие ряд болезней.

Для получения препарата необходимо выделить чистую культуру соответствующего гриба, размножить его, а затем нанести на пораженные растения опрыскиванием или другими способами. К сожалению, таких грибов очень мало.

Trichoderma — грибсапрофит семейства Нуросгеасеае. Наиболее востребованы для производства биопрепаратов такие виды, как Т. harzianum, Т. hamatum, Т. lignorum и их биотипы.

Грибы рода Trichoderma стали основой создания биофунгицида Триходермин. Уже выявлена эффективность этих грибов против более чем 60 болезней.

Из других грибов, кроме упомянутых выше Cicinnoboius cesati и Darluca filum, можно отметить также малоизвестный микоризный гриб рода гломус, на основе которого созданы биофунгициды Микоплант и Микор-плюс.

Это споры эндомикоризных грибов, получившие название «арбускулярных микоризных». При действии таких грибов растения становятся более устойчивыми к  засухе и многим болезням (в основном к фитофторе и корневым гнилям), уменьшается накопление корнями тяжелых металлов.

Биофунгициды на основе бактерий

Такие биофунгициды можно разделить на три группы:

- на основе бактерии вида Bacillus subtilis (например, Фитоспорин-М, Гамаир, Фитодоктор, Бактофит, Алирин-Б и др.);
- антибиотики, вырабатываемые бактериями семейства Strepto-mycetaceae, известными продуцентами стрептомицинов;
- на основе бактерий рода Pseudomonas.

Второе название широко известной в приготовлении биофунгицидов бактерии Bacillus subtilis — сенная палочка, поскольку ранее ее получали из сенных отваров. Это один из наиболее изученных видов грамположительных спорообразующих аэробных бактерий, представителей рода бацилл. Механизм их действия основан на способности продуцировать антибиотики, аминокислоты, витамины и другие вещества.

На основе Bacillus subtilis создан ряд препаратов, отличающихся видами штаммов или добавками вроде витаминов, аминокислот, гуматов и т. д. (см. таблицу).

Поскольку многие штаммы обладают ограниченным действием, ряд фирм занимаются созданием новых, обладающих более широким спектром антагонистической активности. Биофунгициды на их основе показали эффективность против таких болезней, как Fusarium (фуpариоз), Ascochyta (аскохитоз), Colletotrichum (антракноз), Botrytis (серая гниль), Phytophthora (фи тофтора), Alternaria (белая гниль) и др.

Бактерии рода Streptomyces являются продуцентами антибиотиков стрептомицинового ряда, которые обладают сильным фунгицидным действием, вызывают угнетение роста и гибель многих фитопатогенных грибов. На основе этих бактерий создан биофунгицид Фитолавин, действующее вещество которого — фитобактериомицин (32 г/1 л препарата). Это комплекс антибиотиков с широким спектром действия, рекомендованный против таких болезней, как бактериозы, антракноз, угловатая пятнистость листьев, бактериальная гниль клубней картофеля, альтернариоз томата, мо-нилиоз косточковых, парша, мучнистая роса. Компания «Фармбиомед» сейчас выпускает его под названием Фитолавин ВРК (водорастворимый концентрат). Под этим названием он и зарегистрирован.

Бактерии Pseudomonas вызывают лизис мицелия патогенных грибов, поэтому обработка некоторыми их штаммами проростков и взрослых растений может          существенно снижать пораженность фитопатогенами. Клетки псевдомонад — одиночные грамотрицательные палочки, по длине не превышающие 5 мкм. Колонии бактерий очень разнообразны: слизистые, выпуклые и плоские, крупные и мелкие, обладающие способностью  флуоресцировать. Некоторые представители этого рода могут существовать за счет анаэробного нитратного дыхания, другие используют энергию окисления водорода, но не брожения.

Естественно, на рост и развитие бактерий влияют условия   глубинного культивирования, в частности, состав среды и аэрация. Скажем, от степени насыщения среды кислородом будет зависеть уровень биомассы псевдомонад, что важно для получения активного бактериального препарата. Поэтому культивирование бактерий и создание качественного биофунгицида под силу лишь предприятиям с современными биолабораториями с аэрируемыми биореакторами.

Привлекательность биофунгицидов из псевдомонад кроется в двух факторах. Вопервых, они угнетают ряд болезней за счет антагонизма. Антагонистические свойства бактерий обусловлены наличием сложного комплекса, включающего образование антибиотических веществ феназинового ряда, белковых соединений и пептидов, литических ферментов, сидерофоров и других биологически активных соединений.

Во-вторых, многие ризосферные бактерии способны синтезировать различные фитогормоны (например, индолил3-уксусную кислоту, ИУК), которые могут стимулировать рост растений на разных стадиях развития, в частности, содействовать поступлению в растение минеральных веществ, переводя их из нерастворимой формы в растворимую (фосфор), синтезировать некоторые низкомолекулярные соединения и ферменты (например, АСС-де-заминазу, предотвращающую синтез стрессового гормона этилена). Доказано, что они продуцируют и сидерофоры — низкомолекулярные соединения, образующие комплекс с ионом железа, тем самым облегчая его транспорт как в микробные клетки, так и в клетки корня. Потому неудивительно, что на основе псевдомонад создан ряд биофунгицидов, самые известные из которых — Гаупсин и Планриз.

Производители и препараты

Наряду с такими гигантами производства средств защиты растений, как Syngenta (Швейцария), Corteva Agriscience (США), BASF (Германия), Nufarm (Австрия), FMC (США), «АгроРус» (Болгария), на рынке представлена продукция целого ряда отечественных биопредприятий, предлагающих широкий выбор биологических фунгицидов.