Главная страница » Болезни и вредители » Как чередовать фунгициды для предотвращения резистентности
Болезни и вредители

Как чередовать фунгициды для предотвращения резистентности

Вы, несомненно, хорошо знаете, какой вред грибки могут нанести вашим растениям и культурам, и, вероятно, в какой-то момент столкнулись с трудностями борьбы с инфекциями

Они также наносят ущерб в глобальном масштабе

Мы ссылаемся на продавцов, чтобы помочь вам найти соответствующие товары. Если вы совершите покупку по одной из наших ссылок, мы можем получить комиссионные

В статье в журнале Frontiers in Microbiology, опубликованной в 2019 году, авторы Fausto Almeida, Marcio L. Родригес и Каролина Коэльо обсуждают “все еще недооцененную проблему грибковых заболеваний во всем мире’, ссылаясь на их роль в болезнях человека и растений

Ежегодно треть продовольственных культур в мире погибает от болезней, вызванных грибками

Для примера масштаба проблемы рассмотрим ситуацию с пшеницей – крупнейшей продовольственной культурой в мире – и ячменем – шестой по величине

Возможно, вы уже знакомы с ржавчиной, болезнью, которая может покрыть ваши растения красноватым, “ржавым’ налетом, который остается на вашей одежде, когда вы проходите мимо

Существует три различных вида ржавчины, которые поражают посевы пшеницы и ячменя, и, по оценкам, только из-за этих трех видов ржавчины теряется более 5 миллиардов долларов в год

Хотя вы вряд ли столкнетесь с разрушениями такого же масштаба, вы, скорее всего, встретите в своем саду грибковые заболевания, некоторые из которых могут быть губительными для ваших культур или декоративных растений

Поскольку эти организмы трудно контролировать, есть большая вероятность, что в какой-то момент вам придется прибегнуть к использованию фунгицидов

Учитывая разнообразие доступных продуктов, если в прошлом у вас был успех с одним конкретным типом, вы можете с удовольствием продолжать использовать его – возможно, даже в качестве профилактической меры

Однако при постоянном использовании одного и того же химического средства вы рискуете вызвать устойчивость грибков

Грибки вырабатывают устойчивость к химикату путем мутации. И когда они размножаются, их потомство также будет иметь такую же мутацию, создавая популяцию устойчивых грибков

Мало того, что химикат больше не будет контролировать болезнь в вашем саду, но резистентность может распространиться по всей популяции грибов и поставить под угрозу сельскохозяйственное использование данного продукта – или даже медицинское использование фунгицидов того же класса

Наша цель — показать вам, как варьировать фунгицидные химикаты, которые вы используете в саду, чтобы этого не произошло

Природная устойчивость растений

Возможно, вы не знаете, что растения обладают собственной иммунной системой и могут бороться с различными патогенами

Селекционеры пользуются этим естественным процессом уже тысячи лет

Формальная селекция растений началась только в середине 1800-х годов, когда монах Грегор Мендель систематически разводил горох и сделал вывод о наличии генов <1>

Он опубликовал результаты своей работы в 1865 году – в очень неодобрительном мире. Настолько, что после его смерти его товарищи-монахи сожгли его научные работы!

Ученые открыли специфические гены устойчивости растений к болезням только после того, как Гарольд Флор опубликовал свое новаторское исследование в 1941 году. Его теории привели к значительным успехам в селекции растений на устойчивость к определенным патогенам

Однако, несмотря на все наши усилия, патогены растений часто развивают устойчивость к механизмам борьбы с ними. В этом случае на помощь приходят фунгициды

Идеальные фунгициды в неидеальном мире

Опытные садоводы еще в начале 1800-х годов догадались, что для борьбы с болезнями растений можно использовать химические вещества, такие как сера. Однако многие из этих химикатов токсичны и для людей

В идеале мы хотим, чтобы пестициды убивали целевой организм, не оказывая вредного воздействия на людей, домашних животных, пчел, рыб и другие виды дикой природы

Микологи и патологи растений изучают гены и метаболизм грибов и выявили специфические биохимические процессы, которые отсутствуют у людей или других организмов из животного или растительного царства

Это звучит как совершенство! Убивать грибки, оставляя в покое все остальные организмы

Однако у такого логичного целевого подхода есть и обратная сторона

Фунгициды разрабатываются для нарушения определенных биохимических процессов, называемых “целевыми участками’ Некоторые химикаты нацелены на один конкретный процесс, например, синтез клеточной стенки

В приведенном выше примере, если гриб развивает генетическую мутацию, которая позволяет биохимическим процессам, вовлеченным в синтез клеточной стенки, продолжаться, несмотря на применение химиката, организм становится устойчивым

Если используемый вами химикат действует только на один целевой участок гриба, организм часто может довольно быстро выработать устойчивость

Постоянное применение одного и того же фунгицида приведет к тому, что мутировавшие – или устойчивые – члены популяции будут выживать и размножаться. В течение достаточного времени устойчивый штамм грибков будет составлять большинство

Один из способов сделать этот пагубный процесс менее вероятным — чередовать химикаты, которые направлены на различные способы уничтожения грибков

Как вы собираетесь выяснить, как это сделать?

К счастью, мы готовы помочь

Во-первых, существует организация под названием Fungicide Resistance Action Committee (FRAC), которая классифицирует все имеющиеся в продаже фунгициды по группам в соответствии с их способом действия – или как они воздействуют на грибки

Фунгицидам в каждой группе также присваивается код FRAC

Каждая группа может включать варианты, которые сильно отличаются по своей химической структуре, но убивают грибы одинаково, действуя на один и тот же сайт-мишень

В настоящее время в FRAC перечислены 16 групп, плюс некоторые из них имеют неизвестный способ действия

Особый интерес представляет группа М – многосайтовые фунгициды. В отличие от химических веществ с одним конкретным сайтом-мишенью, эти препараты действуют на несколько мишеней одновременно

Вмешиваясь одновременно в различные биохимические процессы, они снижают вероятность развития устойчивости грибка. Для этого грибок должен был бы одновременно развить все необходимые мутации

Эти факторы означают, что многосайтовые фунгициды являются отличным выбором не только для чередования с препаратами, имеющими высокий риск развития устойчивости, но и для одновременного опрыскивания ими

Ротация фунгицидов

Знание того, что устойчивость является или может стать проблемой для конкретного химического продукта, позволяет разработать план по замене соединений, либо на те, которые являются многосайтовыми, либо на те, которые имеют различные способы действия

Эксперты университетских программ интегрированной борьбы с вредителями (IPM) или офисов сельскохозяйственных комиссаров штатов могут помочь вам выбрать подходящие фунгициды для использования в качестве альтернативы

Один принцип, который абсолютно важен, — избегать постоянного использования фунгицидов с одинаковым механизмом действия

Например, не следует заменять пропиконазол тебуконазолом. Как можно понять по “азолу’ в их названиях, эти химикаты тесно связаны и имеют одинаковый принцип действия

И если термин “азол’ звучит смутно знакомо, это потому что многие противогрибковые препараты, используемые для лечения дрожжевых инфекций человека, содержат эти “азольные’ группы

На самом деле, многие из этих препаратов десятилетиями использовались в сельском хозяйстве. Но это не очень хорошая идея в нынешний век множественной лекарственной устойчивости

Развитие устойчивости к фунгицидам

FRAC фокусируется на фунгицидах, которые имеют или могут иметь проблемы с резистентностью у патогенов, для уничтожения которых они предназначены

В определении того, может ли организм выработать устойчивость к определенному соединению, участвует множество факторов

Некоторые организмы могут успешно обрабатываться в течение десятилетий без развития устойчивости к определенному фунгициду. Другие, такие как Botrytis cinerea или серая плесень, могут стать устойчивыми в первый же сезон использования соединения

Давление отбора — это формальный термин, используемый, когда повторное применение химического вещества предрасполагает организм к развитию устойчивости к нему

Если быть более техничным, то этот термин используется, когда фунгицид убивает первоначальную популяцию, но не оказывает влияния на измененную (или мутировавшую) популяцию, которая стала устойчивой

Некоторые грибы производят споры один или два раза в год, в то время как другие (например, Botrytis cinerea) неоднократно производят споры в течение сезона. Те грибы, которые размножаются быстро, имеют больше шансов создать устойчивую популяцию, чем организмы, которые размножаются медленнее

Некоторые грибы способны выводить из организма химические вещества, содержащиеся в этих продуктах. В некоторых случаях они используют тот же механизм, что и наша печень для детоксикации токсичных соединений

В других случаях фунгициды фактически не действуют, пока организм не переведет химическое вещество в активную форму. Если организм перестанет это делать, соединение не будет действовать

Как и у большинства организмов, в клетках грибов есть насосы, которые переносят химические вещества из клеток

Иногда они приспосабливаются, чтобы выкачать из клетки большое количество фунгицида, и это снижает концентрацию в клетке до достаточно низкого уровня, чтобы она перестала быть смертельной

Примеры высокоспецифичных фунгицидов, которые тщательно контролируются

Некоторые классы современных синтетических фунгицидов гораздо менее токсичны для человека, чем те, которые применялись в предыдущие эпохи, но они подвержены более высокому риску создания устойчивых популяций грибов

Некоторые из них описаны ниже

Ингибиторы деметилирования (ИДМ)

К этой группе химических веществ относятся фунгициды, содержащие “азолы’, как упоминалось выше. Они являются ингибиторами биосинтеза стеролов

В эту группу входят десятки химических веществ, которые высокоэффективны при лечении заболеваний, поражающих широкий спектр сельскохозяйственных культур – а некоторые используются для лечения грибковых инфекций у людей

Почему эта группа так специфична? Она направлена на биохимический процесс, который грибы используют для создания клеточных мембран

Клеточные мембраны в различных типах организмов схожи по своей базовой структуре. Однако их отдельные компоненты могут различаться

Основными компонентами клеточных мембран являются жировые молекулы, включая группы стеролов (вспомните холестерин)

Грибы не производят холестерин. Вместо него они производят похожее соединение под названием ланостерол

И эти химические вещества ингибируют фермент, который осуществляет ключевую реакцию в производстве этого стерола (точнее, деметилазу ланостерола)

Отсюда и название — ингибиторы деметилирования

Ингибиторы хинонового окисления (стробилурины)

Эти соединения были разработаны в 1990-х годах и в то время считались “фунгицидами низкого риска’ Они нацелены на способность организма производить энергию

Они высокоспецифичны и действуют только на грибки. Однако, чтобы создать устойчивость к этой группе химикатов, требуется лишь одно конкретное изменение – или мутация – в ДНК

В полевых условиях это означает, что популяция грибков, обработанная одним из препаратов этой группы, может относительно легко выработать устойчивость

Еще хуже то, что представители этой группы (код FRAC 11) обладают перекрестной устойчивостью. Устойчивость к одному из этих химикатов позволяет организму стать устойчивым ко всем химикатам этой группы

Поэтому очень важно чередовать этот тип фунгицидов, а в идеале — смешивать его с продуктом, который в настоящее время считается продуктом с “низким риском’ устойчивости, и применять их оба

Внимание: хотя исследования показывают, что стробилурины действуют только на грибки, изучение клеток мозга мышей показало, что эти соединения могут вызывать тревожные клеточные изменения

Исследователи из Медицинской школы Университета Северной Каролины обнаружили, что клетки мыши, обработанные этим типом фунгицида, реагировали так же, как клетки людей с аутизмом и такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера

Подобные лабораторные исследования часто оказываются не похожими на ситуацию в реальном мире при изучении in vivo (т.е.на людях), но исследование показывает, что осторожность может быть оправдана

Грибковые патогены высокого и низкого риска

У некоторых патогенов риск развития резистентности гораздо выше, чем у других. Многие из них вызывают серьезные заболевания сельскохозяйственных культур, таких как пшеница и ячмень

В домашнем саду важно знать о патогенах высокого риска и необходимости предотвращения развития устойчивости региональных популяций грибов

Чрезмерное использование одного и того же фунгицида может не только снизить его эффективность в наших собственных садах, но и оказать негативное влияние на соседние сады и местные коммерческие культуры

Вероятность развития резистентности

Ниже перечислены распространенные виды грибков, с которыми могут столкнуться садоводы:

Низкий риск

  • Rhizoctonia spp.
  • Fusarium spp.
  • Белая плесень (Sclerotinia sclerotiorum).
  • Патогены, переносимые с семенами.
  • Высокий риск

  • Яблоневая парша (Venturia inaequalis).
  • Виноградная пуховая роса (Plasmopora viticola).
  • Серая плесень (Botrytis cinerea).
  • Мучнистая роса зерновых (Erysiphe graminis).
  • Пример плана ротации для домашних садоводов

    Некоторые из самых подробных рекомендаций по ротации фунгицидов даны в программе интегрированной борьбы с вредителями (IPM) Калифорнийского университета

    Знание кода FRAC MOA для способа действия, как упоминалось выше, является важной отправной точкой для разработки плана ротации

    FRAC предоставляет таблицу со списком всех имеющихся в продаже фунгицидов и их кодами FRAC

    Основное соображение заключается в том, чтобы избежать последовательного использования обработок, имеющих одинаковый способ действия

    Их рекомендации по лечению Botrytis (серой плесени) на клубнике описаны следующим образом:

  • Для препаратов с кодами FRAC 1, 4, 9, 11 или 17, сделайте только одно применение перед переходом на фунгицид с другим кодом MOA.
  • Для фунгицидов с другими кодами, не делайте более двух последовательных применений перед переходом на продукт с другим кодом MOA.
  • Биофунгициды и соединения для защиты растений

    В дополнение к обычно используемым синтетическим фунгицидам существуют микроорганизмы, подавляющие грибки, которые можно использовать в качестве фунгицидов. Они называются биофунгицидами

    FRAC перечисляет несколько микроорганизмов, которые могут эффективно работать в полевых условиях, включая виды гриба Trichoderma и бактерии Bacillus amyloliquefaciens

    Мы начали эту статью с рассказа о том, как растения могут защищаться. Многие из этих защитных механизмов также могут быть индуцированы фрагментами микробных клеток

    У растений развилась способность распознавать эти фрагменты как потенциальную угрозу и усиливать иммунный ответ при столкновении с ними

    Некоторые из этих соединений используются для стимулирования иммунного ответа растения, чтобы оно могло противостоять атаке грибков. В качестве примера можно привести клеточные стенки дрожжей и определенный штамм бактерий Bacillus

    Устойчивость к лекарствам и пестицидам угрожает всем нам

    Вы, несомненно, читали о супержуках – бактериях, устойчивых ко всем известным видам антибиотиков. Инфекции, вызванные этими бактериями, могут быть смертельными

    Ситуация с грибковыми патогенами человека развивается в том же направлении

    Тот же принцип действует и в отношении сельскохозяйственных фунгицидов – химикаты, которые чрезвычайно эффективно уничтожают грибки, со временем становятся менее эффективными, поскольку организмы вырабатывают устойчивость к химикатам

    Зная, что это возможно, мы можем сделать все возможное, чтобы попытаться предотвратить это, заменив потенциально проблемные продукты на те, которые с гораздо меньшей вероятностью приведут к резистентности

    А использование биологических организмов дает еще больше надежды на то, что садоводы и огородники смогут сохранить преимущество в постоянной войне с грибковыми патогенами

    Удалось ли вам успешно противостоять резистентности в вашем саду? Если да, расскажите нам в комментариях, как все прошло

    Далее ознакомьтесь с этими статьями, чтобы узнать больше о болезнях растений, которые трудно поддаются лечению и могут потребовать применения фунгицидов:

  • Как предотвратить и смягчить миндальную корневую гниль.
  • Как предотвратить армилляриозную корневую гниль на яблоках.
  • Как выявить и лечить болезнь усыхания веток пекана.