Биологическая защита растений

10.1. АНТИБИОТИКИ В ЗАЩИТЕ РАСТЕНИЙ ОТ БОЛЕЗНЕЙ

Антибиотики — специфические продукты жизнедеятельности организмов, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам микроорганизмов (вирусам, бактериям, актиномицетам, грибам, водорослям, простейшим) и избирательно задерживающие их рост или полностью подавляющие развитие (Егоров, 1979).

Антибиотики в отличие от других продуктов жизнедеятельности организмов характеризуются двумя основными признаками.

Во-первых, в отличие от органических кислот и спиртов они обладают высокой активностью по отношению к чувствительным к ним организмам, т. е. действуют в очень низких концентрациях. Так, пенициллин оказывает бактерицидное действие на некоторые виды бактерий в концентрации 0,000001 г/мл.

Во-вторых, они обладают выраженной избирательностью действия. Это означает, что каждый антибиотик проявляет свое биологическое действие лишь по отношению к определенным группам организмов, не оказывая влияния на другие. Так, пенициллин G подавляет развитие грамположительных бактерий и практически не действует на грамотрицательные бактерии, грибы и другие организмы. Это качество существенно отличает антибиотики от общебиологических ядов, таких, как сулема, мышьяк, и других соединений, подавляющих жизнедеятельность любого организма, вступившего с ними в контакт (Егоров, 1979).

Биологическую активность антибиотиков обычно выражают в условных единицах, содержащихся в 1 мл раствора (ед/мл) или 1 мг препарата (ед/мг).

За единицу антибиотической активности принимают минимальное количество антибиотика, способное подавить развитие или задержать рост стандартного штамма микроорганизма в определенном объеме питательной среды. Например, за единицу антибиотической активности пенициллина принимают минимальное количество препарата, способное задержать развитие штамма 209 золотистого стафилококка в 50 мл питательного бульона. Для стрептомицина единица активности равна минимальному количеству препарата, задерживающему развитие Escherihia coli в 1 мл питательного бульона. После того как многие антибиотики были синтезированы химически, появилась возможность выразить условные единицы биологической активности в единицах массы. Например, известно, что 1 мг чистого основания стрептомицина эквивалентен 1000 единиц биологической активности.

В настоящее время описано свыше 3000 антибиотиков. Их классификация основана на следующих признаках:

• систематическая принадлежность организмов-продуцентов (бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли, лишайники, высшие растения, животные);

• механизм биологического действия (ингибирующие синтез клеточной стенки, нарушающие функции мембран, подавляющие синтез нуклеиновых кислот, белка; ингибирующие дыхание, окислительное фосфорилирование и др.);

• химическое строение (хиноны, ароматические соединения, кислородсодержащие гетероциклические соединения, аминогли-козиды, полипептиды и др.);

• спектр действия (широко специализированные, антибактериальные, антигрибные и др.).

В аспекте биопрепаратов для защиты растений от болезней целесообразно использовать понятие «антибиотик» в более узком смысле слова. Здесь и далее под антибиотиками мы будем понимать биологически активные вещества, продуцируемые микроорганизмами.

Антибиотики, применяемые в защите растений, помимо высокой активности, избирательного действия и низкой фитотоксичности должны обладать способностью проникать в растения и перемещаться по нему. Антибиотики не только подавляют развитие возбудителей, но и способны к нейтрализации выделяемых ими токсинов и ферментов. Как биологически активные вещества они оказывают сильное влияние на растения, повышая их устойчивость к заболеваниям, стимулируя рост и способствуя повышению урожайности.

Первым антибиотиком, нашедшим применение в защите растений, стал стрептомицин на основе Streptomyces griseus. Его использовали в США, Англии, Японии, Индии и других странах для борьбы с бактериальными болезнями плодовых и овощных культур, а также картофеля, риса и табака. Этот антибиотик применяют в низких концентрациях (0,01 %), он хорошо проникает в растение через листья при опрыскивании и через корни.

Для защиты от грибных болезней используют циклогексимид и гризеофульвин (основной продуцент — гриб Penicillium griseo-fulvum).

В связи с тем что Министерство здравоохранения запретило использование в растениеводстве антибиотиков, применяемых в медицинской практике, использование указанных выше антибиотиков для защиты растений от болезней в нашей стране было прекращено. В других странах для этих целей также применяют только антибиотики немедицинского назначения. Так, в Японии с 1961г. выпускают актиномицетный антибиотик бластицидин-S (продуценты — Streptomyces griseochromogenus и S. morookaensis), который применяют против пирикуляриоза риса. С 1965 г. используют антибиотик касугамицин-касумин (S. kasugaensis). Его ежегодное производство составляет 20 тыс. т. Он применяется для защиты фасоли, перца, баклажана, сахарной свеклы, яблони, груши от восьми видов фитопатогенных грибов. Касугамицин проникает в ткани растений и оказывает как защитное, так и лечебное действие, ингибируя прорастание спор патогенов. В последние годы японские фирмы выпускают касугамицин в смеси с химическими пестицидами. Это связано с появлением антибиотикоустойчивых штаммов патогенов (Петрухина, 1985).

Преимущества антибиотиков перед синтетическими фунгицидами помимо эффективности в малых дозах состоят в их более высокой экологической безопасности, т. е. в минимальном воздействии на полезную микрофлору, низкой токсичности для человека и теплокровных животных, отсутствии накопления в растениях и окружающей среде. К недостаткам антибиотиков относятся наблюдающаяся в ряде случаев адаптация к ним патогенных микроорганизмов, а иногда и аллергенность (Шмыгля, Петриченко, 1993).

Первый отечественный биопрепарат трихотецин на основе антибиотика, продуцируемого грибом Trichotecium roseum Link., разработан в 70-е годы XX в. во ВНИИбакпрепарат. Смачивающийся порошок содержал 10 % антибиотика. В 1975 г. он был рекомендован против мучнистой росы на огурце в защищенном грунте в концентрации 0,04...0,2% при норме расхода 2 кг/га. Обработки проводили многократно, начиная с появления первых симптомов заболевания. Трихотецин, как и некоторые другие антибиотики, может оказывать фитотоксическое действие, особенно на молодые растения.

Из отечественных антибиотиков для защиты растений наиболее известен фитобактериомицин (ФБМ). Этот антибиотик, продуцируемый штаммом 696 Streptomyces lavendulae, относится к стреп-тотрициновому ряду. В чистом виде антибиотик — аморфный порошок кремового цвета, хорошо растворимый в воде. ФБМ способен проникать в ткани растений и перемещаться по ним. Антибиотическая активность обработанных растительных тканей сохраняется длительное время (от 9 до 38 дней).

На основе ФБМ в настоящее время производят биопрепарат фитолавин-300, СХП* (300 тыс. ед. активности в 1 г) (ООО НБЦ «Фармбиомед»), Он разрешен к применению на томатах защищенного грунта против бактериальных болезней (бактериального рака и некроза сердцевины стебля) для предпосевного замачивания семян в 0,2%-ном растворе на 2 ч и опрыскивания рассады, начиная с фазы 1...3 настоящих листьев, 0,2%-ным раствором с интервалом 15 дней (норма расхода 0,2...0,4 кг/га).

Фитолавин-300 применяется также на капусте против бактериозов и черной ножки для протравливания семян (5 г/кг), опрыскивания рассады 0,2%-ным раствором в фазе 2...3 настоящих листьев, обработки корней рассады в болтушке из глины и коровяка с добавлением 0,3...0,4%-ного рабочего раствора (1,2...1,6 кг/га). На семенных посадках фитолавин-300 применяют против сосудистого и слизистого бактериозов путем предпосадочной обработки кочерыг в болтушке из расчета 25 г на 1000 кочерыг.

Следует отметить, что некоторые микробиологические средства защиты растений (бактофит, псевдомонадные препараты) имеют в своем составе антибиотики.

10.2. ФИТОНЦИДЫ И БОТАНИЧЕСКИЕ ПЕСТИЦИДЫ

Фитонциды — продуцируемые растениями летучие вещества, обладающие бактерицидными, фунгицидными, инсектицидными свойствами и являющиеся одним из факторов иммунитета растений. Они были открыты в 20-е годы XX в. российским ученым Б. П. Токиным. Продукция фитонцидов в большей или меньшей степени свойственна всем растениям. Доказано, что фитонцидная активность повышает устойчивость растений к возбудителям заболеваний. Однако различные виды микроорганизмов неодинаково реагируют на один и тот же фитонцид.

С точки зрения биологической защиты растений можно говорить о двух вариантах применения фитонцидных свойств растений для подавления фитопатогенных микроорганизмов:

• совместный посев растений;

• использование экстрактов высших растений.

Примерами первого варианта служат совместный посев черемши с кукурузой для борьбы с пузырчатой головней (правда, этот способ наиболее пригоден для небольших участков); высадка ноготков (календулы) среди других культур для зашиты от вирусных болезней; лука-батуна — в междурядья для снижения пораженнос-ти земляники серой гнилью; конопли — для защиты картофеля от фитофтороза.

Примеров второго способа — использования настоев, отваров и экстрактов высших растений в качестве средств защиты от вредных организмов — можно привести много. Например, сильными бактерицидными и фунгицидными свойствами обладает водный экстракт мхов из рода Sphagnum, который подавляет возбудителей корневых фузариозных гнилей, фитофтороза, мучнистой росы. Настой травы бархатцев используют для дезинфекции луковиц гладиолусов от возбудителей грибных заболеваний. Настой осота полевого издавна используют для борьбы с мучнистой росой яблони, смородины, крыжовника. В целях защиты от белой и серой гнилей корнеплоды моркови при закладке на хранение пересыпают луковой шелухой. Аналогичным образом используют чеснок при хранении картофеля.

В настоящее время возрос интерес к выделению из растений новых веществ и оценке их как экологически безопасных пестицидов, называемых также экопестицидами, или ботаническими пестицидами. Так, из луковиц чеснока выделено вещество аджоен, которое подавляет развитие таких патогенов, как Altemaria solani (Ell. et Mart) Neerg, Fusarium oxysporum Schl. и F. lini Bolley.

На основе тритерпеновых кислот, содержащихся в хвое пихты сибирской, новосибирскими учеными разработаны препараты силк, ВЭ* и новосил, ВЭ*. Препараты обладают ростостимулирующим действием и повышают устойчивость растений к болезням. По данным ряда авторов, в сибирском регионе обработка семян овощных, зерновых и других культур с последующим опрыскиванием растений этими препаратами приводила к резкому снижению поражаемости растений болезнями. Например, применение силка на томатах в 10 раз снижает поражение растений грибными болезнями.

На основе экстракта хвои ели европейской разработан препарат комплексный, а на основе продуктов переработки древесины хвойных пород — хвойный (Буров, 2002). Во ВНИИ биологической защиты растений на основе терпеновых веществ, выделенных из кориандра, разработан препарат биостат. Он обладает высокой акарицидной и инсектицидной активностью против тлей, щитовок, ложнощитовок, трипсов, тетраниховых клещей и некоторых других вредных членистоногих. Биостат проявляет также бактерицидное и фунгицидное действие. Из биологических средств защиты растений он совместим с энтомофагами, энтомопатогенными нематодами и вирусами, а также с феромонами и регуляторами роста растений, несовместим с бактериальными и грибными препаратами.

Многие биологически активные вещества, зарегистрированные как регуляторы роста и развития растений, одновременно защищают их от вредных организмов.

10.3. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА НАСЕКОМЫХ И ИХ СИНТЕТИЧЕСКИЕ АНАЛОГИ

10.3.1. РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА И РАЗВИТИЯ НАСЕКОМЫХ

В эту группу входят выделенные из природных источников и полученные синтетическим путем биологически активные вещества (БАВ), влияющие на гормональную активность насекомых. Они могут действовать как антагонисты гормонов насекомых либо влияют на нейроэндокринную систему, изменяя ее функциональную активность. Их применяют как препараты контактного, кишечного, фумигантного либо системного действия. Эти препараты действуют на такие системы и функции насекомых, которые либо отсутствуют у теплокровных животных (линька, метаморфоз, диапауза), либо регулируются у них иным типом гормонов. Характерная особенность действия регуляторов роста и развития насекомых (РРР) — изменение чувствительности к ним вредителей в зависимости от этапа онтогенеза (Соколов и др., 1994).

Известно несколько групп РРР насекомых.

Аналоги ювенильных гормонов (ювеноиды). Гормонами насекомых называют вещества, выделяемые непосредственно в гемолимфу железами внутренней секреции или эндокринными железами, которые регулируют их рост и развитие. Ювенильные гормоны обнаруживают у всех насекомых на определенных фазах их развития. Особенно велико их содержание на преимагинальных фазах развития. Затем наблюдают снижение их содержания в период прохождения метаморфоза и увеличение во время репродуктивного развития. Основные их функции — предотвращение дифференциации тканей и метаморфоза, а также стимулирование в более поздний период процессов репродуктивного развития, особенно образования желтка у самок и развития придаточных желез у самцов. Ювенильные гормоны также принимают участие в проявлении сезонного полиморфизма у тлей и кастового полиморфизма у общественных насекомых.

Известно более 1000 соединений — аналогов ювенильных гормонов. Синтетические ювенильные гормоны (ювеноиды) полностью воспроизводят морфогенетические и гонадотропные эффекты природных гормонов. При этом необязательно вводить аналог гормона в тело насекомого, достаточно поместить его в растворе на поверхность кутикулы. Ювеноиды вызывают у насекомых морфогенетические аномалии: появление промежуточных личиноч-но-куколочных особей, деформированных куколок, личинок дополнительного возраста; нарушение эмбриогенеза, изменение плодовитости.

Использование ювеноидов для подавления вредителей основано на том, что обработка ими в соответствующий период (когда титр природного гормона очень низкий или отсутствует) вызывает у насекомых нарушения развития, приводящие их к гибели.

Три этапа индивидуального развития насекомого характеризуются повышенной чувствительностью к ювеноидам: период эмбрионального развития, период личиночно-имагинального (для насекомых с неполным превращением) или личиночно-куколочно-имагинального развития (для насекомых с полным превращением) метаморфоза и период формирования и созревания половых продуктов.

Наиболее широкое применение получили такие препараты, как метопрен, гидропрен, кинопрен, инсегар, ювенил и др. Эти вещества обычно неспецифичны и эффективны по отношению к насекомым из различных семейств, поэтому они могут представлять некоторую опасность и для энтомофагов. Однако принадлежность полезных насекомых к филогенетически неродственным с вредителями таксономическим группам позволяет добиваться высокой эффективности ряда ювеноидов без ущерба для энтомофагов. В агроценозах типа плодового сада показано, что применение ювеноидов не только снижает общую токсикологическую нагрузку, но и способствует активизации полезной энтомофауны. Иногда юве-ноиды могут повышать активность как естественных, так и искусственно разводимых энтомофагов.

Препарат инсегар* (д. в. феноксикарб) зарегистрирован в нашей стране для борьбы на яблоне против яблонной плодожорки (0,6 кг/га), на винограде против гроздевой листовертки (0,6 кг/га), на сливе против сливовой плодожорки (0,4 кг/га).

Производство препаративной формы метопрена с включением антиоксиданта налажено в ИОХ РАН. Опрыскивание препаратом культивационных гряд эффективно против грибного комарика при выращивании шампиньонов. Разработан отечественный препарат ювемон, прошедший лабораторную и производственную проверку.

Ингибиторы синтеза хитина (ИСХ). К ним относят соединения, блокирующие завершающие этапы синтеза хитина насекомых, процессов линьки, эмбриогенеза, а также обладающие стерилизующим действием. Как и гормональные препараты, они не вызывают мгновенной гибели, смертность насекомых обычно отмечается при очередной линьке или позже. В отличие от ювеноидов ИСХ оказывают свое влияние в первую очередь на молодых насекомых, и чувствительность к ним снижается с увеличением возраста вредителя. Вторая отличительная особенность состоит в том, что ИСХ обладают довольно высокой продолжительностью действия (20...30 дней и более) и широким спектром (действуют на представителей разных отрядов насекомых). Однако чувствительность представителей разных отрядов к препаратам такого типа сильно варьирует. ИСХ обладают овицидным, ларвицидным и стерилизующим действием. Точное соблюдение сроков проведения обработок — залог эффективности ИСХ. Обычно обработки проводят в начале откладки яиц вредителями.

В настоящее время практическое применение в защите растений нашли производные мочевины — димилин, эйм, номолт, сонет, аполло, ниссоран и др.

Одним из первых в нашей стране начали использовать димилин, СП* (д. в. — дифлубензурон):

• на яблоне против яблонной плодожорки (1...2 кг/га), кольчатого шелкопряда, златогузки, боярышницы (0,2 кг/га);

• на капусте против совок, моли, белянок (0,15 кг/га);

• в неплодоносящих садах, городских зеленых насаждениях, лесозащитных полосах против американской белой бабочки (0,1...0,2 кг/га);

• на шампиньонах против грибных мух и комариков для опрыскивания субстрата из расчета 0,003 кг/м³;

• для авиаобработок на лиственных и хвойных породах против листогрызущих вредителей (0,04...0,08 кг/га);

• на пастбищах и дикой растительности против саранчовых в период массового отрождения личинок (0,14 кг/га).

Использование новых технологий (например, барьерных обработок против итальянского пруса) позволяет снижать нормы расхода димилина (50 г/га против итальянского пруса).

Препарат сонет, КЭ* (гексафлумурон) рекомендован на картофеле против колорадского жука (норма расхода 0,2 л/га). Ниссоран, СП* (гекситиазокс) используют против паутинных клещей на яблоне, винограде, цитрусовых культурах (норма расхода 0,48...3,6 кг/га). Аполло, СК*(клофентизин) рекомендован для защиты плодово-ягодных культур (яблони, винограда, земляники) от паутинных клещей (норма расхода 0,24...0,6 кг/га).

10.3.2. ФЕРОМОНЫ НАСЕКОМЫХ

Феромоны — летучие БАВ, выделяемые насекомыми в окружающую атмосферу и вызывающие у особей своего вида изменения в развитии или поведении. Они применяются в очень малых дозах — от долей граммов до нескольких граммов на 1 га и практически нетоксичны для теплокровных.

В зависимости от назначения различают феромоны агрегации (скучивания), вызывающие концентрацию насекомых (у клопов, прямокрылых и некоторых жуков); феромоны, вызывающие реакцию тревоги или обороны (у жалящих насекомых, тлей); феромоны, определяющие развитие половых органов у рабочих пчел, и др. Наиболее изучены и нашли практическое применение половые феромоны, или половые аттрактанты. К 1975 г. эти феромоны были идентифицированы более чем у 150 видов, а к началу XXI в. стала известна структура феромонов для нескольких тысяч насекомых и клещей (Исмаилов, Надыкта, 2002). Насекомые одного отряда выделяют сходные по структуре вещества, а у близких видов основным компонентом является одно и то же вещество.

Феромоны, продуцируемые самками, служат преимущественно для привлечения самцов. Они действуют как дистанционные раздражители и воспринимаются обонятельными рецепторами самцов, расположенными на антеннах. Раздражение этих рецепторов обусловливает специфические рефлекторные реакции, обеспечивающие сближение полов и спаривание. Источниками половых феромонов служат клетки специализированных кожных желез, находящихся на разных участках тела, в частности у чешуекрылых — на брюшке между 8-м и 9-м сегментами.

Половые феромоны выделяются в ничтожно малых количествах (несколько десятков молекул) и воспринимаются особями другого пола на значительном расстоянии. Так, секрета одной неоплодотворенной самки бывает достаточно для привлечения десятков и даже сотен особей того же вида, находящихся от нее на расстоянии десятков, иногда сотен метров.

Феромоны насекомых относятся к разным классам органических соединений (длинноцепочечные спирты, альдегиды или эфиры) и относительно легко синтезируются. Наиболее изучены феромоны бабочек, относящиеся к ненасыщенным спиртам с числом атомов углерода от 10 до 20 или их ацетатам. Сотрудниками ВНИИБЗР идентифицированы также феромоны нескольких наиболее опасных видов жуков-щелкунов рода Agriotes. Кроме того, в качестве основного компонента феромона тревоги большой яблонной, бахчевой, вишневой и злаковой тлей выявлен транс-$-фарнезен.

В настоящее время синтетические половые феромоны используют в защите растений для прогноза и снижения численности вредителей. Феромоны воздействуют только на целевые организмы, нарушая спаривание или откладку яиц, что обеспечивает сохранение полезных видов.

Направления использования феромонов:

• для обнаружения вредных видов и определения их ареалов (особенно актуально для карантинных объектов);

• для надзора за популяциями вредителей (наблюдение за динамикой развития);

• для сигнализации сроков проведения защитных мероприятий (методы учета);

• для непосредственного снижения численности вредителей, например массового вылова самцов (метод самцового вакуума), либо для насыщения окружающей среды синтетическим феромоном, рассчитанного на нарушение коммуникации полов (метод дезориентации самцов).

Половые феромоны используют в основном в форме феромонных ловушек. Современные феромонные препараты обязательно содержат антииспаритель, иначе из-за высокой летучести полезные свойства БАВ могут быть утрачены в течение нескольких дней. Следует также учитывать, что на феромоны реагируют лишь имаго насекомых, в то время как вред посевам часто наносят личинки разных возрастов, что ограничивает использование этих веществ как средств защиты растений (Соколов и др., 1994). Тем не менее ловушки обеспечивают получение информации о численности вредителя во взрослой невредящей стадии, что дает возможность подготовиться к защитным мероприятиям. Разработки ВИЗР и ВНИИБЗР позволяют проводить эффективный учет таких вредителей, как яблонная плодожорка, хлопковая и озимая совки, гроздевая листовертка, свекловичная минирующая моль, жуки-щслкуны. Эти методы основаны на корреляции между числом привлекаемых в ловушку насекомых и плотностью популяции вредителя. Плотность популяции рассчитывают по формуле, учитывающей степень полноты извлечения насекомых в центре ловушки, коэффициент половой и возрастной структуры популяции и другие факторы (Терехов, Исмаилов, 1982).

Наиболее распространено использование феромонных ловушек для сигнализации о сроках проведения обработок, в частности биопрепаратами. Это особенно важно, когда лёт бабочек трудно заметить визуально, как в случае яблонной плодожорки. Ловушки с феромоном яблонной плодожорки вывешивают в саду во время цветения яблони, размещая их в верхней части кроны из расчета 1 шт. на 1 га. Началом лёта бабочек считают первое попадание их в феромонные ловушки. Целесообразность обработок против яблонной плодожорки определяют по отлову насекомых, используя следующие пороговые величины: для перезимовавшего поколения пять бабочек в одну ловушку за неделю, для летних поколений — 2...3 за тот же срок. После отлова устанавливают оптимальный срок проведения обработок, учитывая время для откладки яиц и эмбрионального развития. Для перезимовавшего поколения этот период составляет 8... 10 дней, для летнего — 5...6 дней. Если число бабочек меньше пяти на ловушку, обработки не проводят, если от 5 до 10, используют биопрепараты, если свыше 10, применяют химические инсектициды.

Есть примеры успешного использования феромонов непосредственно для защиты от фитофагов. Так, применение феромона щелкуна кубанского в Ставропольском крае позволило снизить численность проволочников до хозяйственно незначимого уровня без дополнительного привлечения других средств защиты растений (Коваленков и др., 1999).

Феромон мельничной огневки кюнемон (д. в. тетрадека-г-9Е-12-диен-1-ил-ацетат) применяют на мукомольных, крупяных, комбикормовых предприятиях, хлебозаводах, складах с зернопро-дуктами и предприятиях пищевой промышленности. Для сигнализации появления мельничной и других видов огневок ловушки развешивают в помещениях с температурой не ниже 10 °С из расчета одна ловушка на 700... 1000 м³. Ловушки заменяют по мере заполнения, но не реже одного раза в 45 дней. Для массового отлова самцов используют одну ловушку на 150...200 м³.

Феромон короеда-типографа вертенол (БС-1, БС-2, БС-3, БС-4)* (д. в. цыс-вербенол + диметилвинилкарбинол + АИД-1) применяют на ели против этого вредителя в норме 2...4 ловушки на 50 га для сигнализации его появления и в норме 2...4 ловушки на 1 га для борьбы методом отлова.

Добавление в ничтожных количествах феромона тревоги тлей к афицидам, а феромона агрегации паутинного клеща к акарицидам значительно повышает эффективность защиты сельскохозяйственных культур от этих вредителей.

Новые возможности открывает использование феромонов как кайромонов для привлечения энтомофагов с целью повышения ре-

гулирующей роли последних. Так, при размещении феромона калифорнийской щитовки в яблоневых садах удалось увеличить паразитирование вредителя проспальтеллой с 1...3 до 23 % (Ковален-ков и др., 1999). Кайромонные свойства феромонов фитофагов важны для реализации такой стратегии биологической защиты растений, как активизация деятельности энтомофагов.

На практике используют следующие типы феромонных ловушек: Аттракон А и Аттракон К, Феростак-4, дисковые и шатровидные (для отлова чешуекрылых насекомых), Эстрон (для отлова жуков-щелкунов) и др. (рис. 27).

10.4. БИОПРЕПАРАТЫ НА ОСНОВЕ МИКРОБНЫХ ТОКСИНОВ И ФЕРМЕНТОВ

В соответствии с определением биологической защиты растений препараты на основе микробных метаболитов (токсинов, ферментов) относятся к биологическим препаратам. В данном случае имеются в виду природные микробные метаболиты, а не их синтетические аналоги.

Одними из первых выделены и испытаны на инсектицидную активность циклические олигопептиды (деструксин и боверицин) из энтомопатогенных грибов Meiharhizium anisopliae и Beauveria bassiana. В ВИЗР разработаны и прошли испытания препараты на основе токсинов, продуцируемых грибами Conidiobolus obscurus и Verticillium lecanii. Детальные исследования проведены под руководством Э. Г. Ворониной по созданию ряда метаболитных препаратов на основе токсинов энтомофторовых грибов, первый из которых известен как микоафидин-Т. Авторы обнаружили, что вещество, обусловливающее высокую инсектицидную активность биопрепарата, относится к классу фосфолипидов и токсинообразование стимулируется добавлением в питательную среду олеиновой кислоты. Следует отметить, что в отличие от фосфорорганического инсектицида токсин из энтомофторового гриба не обладает ацетилхолинэстеразной активностью, что указывает на его специфичность. Микоафидин-Т и энтокс (также на основе токсических метаболитов штамма гриба С. obscurus) показали высокую эффективность против тлей, белокрылки, трипсов, паутинных клещей. Эти препараты обладают высокой скоростью Действия. Гибель насекомых наступает через 1...3ч. Под руководством В. А. Павлюшина изучены энтомоцидные метаболиты грибов рода Lecanicillium (Verticillium) с дальнейшей разработкой биопрепарата. Установлено, что токсины преимущественно накапливаются в мицелии, хотя незначительная часть выделяется в культуральную жидкость. Проведена идентификация структуры токсина, извлеченного из биомассы гриба L. lecanii. Как и в случае с токсином из энтомофторового гриба, по структуре это оказался

фосфолипид —триглицеридный фосфоэфир, что указывает на закономерность синтеза фосфолипидов как микробных метаболитов у энтомопатогенных грибов. На основе комплекса инсектицидных фосфолипидов разработан биопрепарат вертициллин-М в форме эмульсии. По данным авторов, биологическая активность препарата в отношении различных видов тлей и белокрылки может достигать 100 %.

Вертициллин М создан на основе токсичных для насекомых фосфолипидов, выделенных из биомассы гриба Verticillium lecanii, штамм Р-81. Биологическая эффективность вертициллина М при опрыскивании 0,1. .0,5%-ным рабочим раствором в отношении оранжерейной белокрылки и различных видов тлей составляет

59... 100 % в широком диапазоне гидротермических условий. Препарат совместим с энтомофагами (Павлюшин, 1998).

Большое число метаболитов, представляющих интерес для защиты растений от вредных организмов, продуцируют актиноми-цеты Streptomyces spp.

Препараты на основе авермектинов. Авер-мектины — продукты жизнедеятельности актиномицета Streptomyces avermitilis, обладающие инсектицидной, акарицидной и нематоцидной активностью, впервые были описаны в конце 70-х годов XX в. и зарегистрированы в коллекции фирмы Merck (Германия). В процессе роста культура продуцента образует комплекс близких в химическом отношении веществ — авермектинов Aj, А₂, Bj и В₂, обладающих биологической активностью. Основа их химической структуры — макроциклический лактон, связанный с двумя остатками сахаров.

По механизму действия на насекомых авермектины относят к нейротоксинам. Они блокируют передачу нервного импульса у-ами-номасляной кислотой в нервно-мышечном синапсе. В результате такого воздействия снижается устойчивость мембран клеток мышц: насекомое быстро теряет подвижность, затем наступает паралич, который приводит к гибели.

Авермектины нестойки в почве и воде. Так, в водной суспензии, на которую воздействуют солнечные лучи и кислород, период их полураспада составляет 12 ч. В тонком поверхностном слое почвы, находящемся под воздействием солнечного излучения, период полураспада составляет 21 ч, а при перемешивании почвы варьирует от 20 до 47 дней. При попадании в почву авермектины прочно связываются ее частицами и не вымываются, что исключает загрязнение грунтовых вод (Березина и др., 1997). Важная особенность молекул авермектинов — их неспособность преодолевать растительные мембраны, поэтому они не обладают системным действием и не накапливаются в плодах и растительных остатках.

На основе авермектинов созданы отечественные препараты фитоверм, акарин, агравертин и др. Первым из них был разработан фитоверм.

Фитоверм выпускают в трех препаративных формах.

Фитоверм, КЭ* (0,2%-ный). Препарат рекомендован для применения на разных культурах против насекомых различных отрядов и клещей.

Фитоверм, КЭ* (1%-ный). Препарат идентичен по свойствам и спектру действия предыдущему препарату, но имеет большую концентрацию и более удобен для транспортировки.

Фитоверм, П* (0,2%-ный). Препарат предназначен для борьбы с галловыми нематодами при выращивании огурца и томата. Препарат вносят в почву (норма расхода 200...375 г/м²) на глубину

15.. .30 см за 1...3 дня до высадки рассады. В почве действующее вещество (аверсектин С) воздействует на головные рецепторы инвазионных личинок галловых нематод, вызывая у них устойчивую потерю ризотропизма. При этом личинки остаются живыми и сохраняют высокую двигательную способность в почве в течение 1 мес, но не способны инвазировать корни и в дальнейшем погибают от истощения (Чижов и др., 1998). Действие препарата продолжается в течение по крайней мере 1 мес. Препарат прочно связывается с частицами почвы, не вымывается поливной водой, не оказывает отрицательного воздействия на почвенную микрофлору и нетоксичен для дождевых червей и большинства почвенных беспозвоночных.

Алейцид. Препарат на основе метаболитного комплекса Streptomyces aurantiacus, штамм 775. Разработан в ВИЗР. Эффективен против оранжерейной белокрылки (биологическая эффективность 86...90 %), тлей и других сосущих насекомых. Галлица афи-димиза на всех стадиях развития, фитосейулюс на стадии яйца, энкарзия в фазе куколки невосприимчивы к алейциду, имаго хищного клеща маловосприимчивы (Павлюшин, 1998).

Хризомал. Препарат на основе метаболитного комплекса, продуцируемого S. chrysomallus Р-21, перспективен против корневых гнилей и мучнистой росы овощных культур.

Актинии. Действующее начало препарата — метаболиты Streptomyces sp. 0234 нонактиновой группы. Он разработан во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии под руководством Н. В. Кан-дыбина. Актинин эффективен в защищенном грунте против паутинных клещей, вызывая 95...98%-ную гибель вредителя через

1.. .3сут (Кандыбин и др. 1995). При опрыскивании пшеницы в Курганской области 0,5%-ным рабочим раствором против пшеничного трипса биологическая эффективность составила 96 %.

Некоторые ферменты, продуцируемые микроорганизмами, могут быть агентами биологической защиты растений. Часто высокоактивную хитиназу продуцируют грибы — антагонисты возбудителей болезней растений. Этот фермент разрушает хитин, содержащийся в клеточной стенке фитопатогенных грибов. Поэтому можно подобрать штамм микроорганизма — продуцента хитиназы для создания ферментного препарата против возбудителей болезней растений. Эффективным продуцентом хитиназы считается бактерия Serratia marcescens Bizio. Препарат хитиназы, полученный в ИЦиГ СО РАН, подавляет развитие фитопатогенных грибов родов Fusarium, Botrytis, Didymella. Ген хитиназы включают также в геном растения для получения растений, устойчивых к фитопатогенным грибам.

Преимущества и недостатки биопрепаратов на основе микробных метаболитов, в частности токсинов, состоят в следующем. Несомненные преимущества их — способность резко изменять фитосанитарную ситуацию благодаря высокой активности и почти немедленному действию, а также токсигенное последействие и малая вероятность возникновения устойчивости у целевых объектов. Как правило, эти биопрепараты достаточно быстро разлагаются в окружающей среде и поэтому не накапливаются в плодах. Так, для фитоверма установлен срок ожидания 1...3 дня, что позволяет проводить обработки на любой фазе развития растений, даже незадолго до сбора урожая. Микробные метаболиты меньше или вообще не зависят от абиотических факторов окружающей среды (температуры, влажности, УФ). Срок хранения выше, чем у биопрепаратов на основе пропагул. Для них характерен более широкий спектр действия, хотя это может превратиться в недостаток, если речь пойдет о полезных видах. Однако проведенные исследования на энтомофагах установили либо отсутствие их влияния, либо отрицательное воздействие в ограниченном интервале доз. Как правило, эти препараты можно сочетать с выпуском энтомофагов, хотя в каждом конкретном случае следует проявлять осторожность, особенно в отношении авермекти-новых препаратов. По имеющимся данным, метаболитные препараты нефитотоксичны.

10.5. БАВ КАК СТИМУЛЯТОРЫ ЗАЩИТНЫХ РЕАКЦИЙ РАСТЕНИЙ

В конце 70-х годов прошлого века М. С. Дунин обратил внимание на такое направление биологической защиты растений от болезней, как опосредованное воздействие на фитопатогены через усиление самозащиты с помощью иммуноактиваторов. Идентификация фитоалексинов (БАВ, выделяемых растениями в ответ на воздействие патогена) сыграла важную роль в изучении механизма приобретенного активного иммунитета. Оказалось, что среди метаболитов фитопатогенов имеются индукторы этих фитоалексинов, иначе называемые элиситорами. Испытания вытяжки из мицелия гриба, вызывающего сухую гниль картофеля, показали его элиситорное действие. Обработка клубней картофеля перед посадкой этим элиситором снижала развитие основных болезней в период вегетации и последующего хранения.

Установлено, что к индукторам-элиситорам относятся полине-насыщенные жирные кислоты (арахидоновая, эйкозапентаено-вая). Первым препаратом, зарегистрированным в России, который содержал смесь полиненасыщенных жирных кислот с высокой долей арахидоновой кислоты, стал иммуноцитофит (ТАБ, КЭ)*. Арахидоновая кислота выступает как многоцелевой стимулятор защитных реакций, а также роста и развития растений (Озерецковская, 1994; Кульнев, Соколова, 1997). Арахидоновая кислота как элиситор оказывает влияние на содержание свободных стеринов, способствуя формированию индуцированного иммунитета. В инфицированной клетке создается дефицит стеринов, от которых зависит процесс репродукции патогена. Помимо индуцирования устойчивости растений к болезням арахидоновая кислота обладает ростостимулирующим действием. Достаточно широкий спектр действия элиситора объясняют тем, что на молекулярном уровне происходит влияние на процессы экспрессии не только генов защиты, но и генов, контролирующих синтез ростовых факторов, фитогормонов и ферментов. По сравнению с экстрактами из патогенных микроорганизмов иммуноцитофит имеет преимущество, которое состоит в том, что он не содержит супрессоров, отрицательно влияющих на индукцию устойчивости.

Препаративная форма иммуноцитофита представлена в виде таблеток, включающих помимо действующего вещества различные ингредиенты, в том числе антиоксиданты. Препарат рекомендован для применения на различных сельскохозяйственных культурах путем обработки семян перед посевом и опрыскивания растений во время вегетации. Норма расхода препарата очень низкая, например:

• для семян зерновых, свеклы, подсолнечника, гречихи, гороха и риса — 0,3...0,45 г/т;

• для семян овощных культур — 0,3...0,45 г/кг;

• для вегетирующих растений — 0,3...0,45 г/га.

Опыт использования иммуноцитофита как элиситора в разных географических зонах России свидетельствует о том, что препарат достаточно эффективен в защите культур от комплекса почвенной, семенной и листостеблевой инфекций.

В ВИЗР многолетние исследования индуцированной устойчивости растений к фитопатогенам проведены С. Л. Тютеревым. Среди множества элиситоров выделена группа, основывающаяся на молекуле хитозана, который входит в состав панциря ракообразных. Хитозан не оказывает прямого ингибирующего действия на фитопатогенные грибы, его защитный эффект связан с повышением иммунитета растений. Для повышения эффективности

хитозана предложены его смеси с другими БАВ (ДМСО, молочная и янтарная кислоты и др.). Такие смеси получили название хито-зары.

Во ВНИИБЗР разработан препарат на основе хитозана и янтарной кислоты нарцисс, П, ВР*. Нарцисс рекомендован для обработки семян и опрыскивания растений в период вегетации для защиты от болезней. Кроме того, нарцисс разрушает хитиновую оболочку галловых нематод, стимулируя синтез хитиназы.

К препаратам, повышающим устойчивость растений к болезням, относится симбионта, Ж*. Предшественниками этого препарата были симбионт-1 и симбионт-2 (никфан).

Симбионт-1 представлял спиртовую настойку продуктов жизнедеятельности эндофитных грибов, выделенных из корней женьшеня, с добавлением других БАВ. Симбионт-2 отличался тем, что использовались эндофитные грибы корней облепихи. Стимулируя развитие микоризных грибов на корнях культурных растений, эти препараты активизируют их рост и развитие. Симбиоз с грибом играет одну из ведущих ролей в повышении иммунитета растений. Биологическое значение симбиоза корней растений и эндофитных грибов заключается в том, что грибы, используя избыток продуктов фотосинтеза, возвращают их растению в виде более сложных азотосодержащих веществ, необходимых для его развития. Из них наиболее ценны фитогормоны. Благодаря гормональному действию на растения симбионт даже при ничтожно малых нормах расхода (1 мл/т или 1 мл/га) проявляет исключительно высокую физиологическую активность.

Таким образом, воздействуя на вредные организмы или на растения, БАВ различного происхождения могут быть эффективными агентами биологической защиты растений.