Фунгицидный эффект что это
Фунгицидный эффект что это
Примечание. «–» – в исследуемых концентрациях биоцидная активность не обнаружена.
По окончании инкубации измеряли зону ингибирования роста вокруг диска, в мм, по величине которой судили о степени биоцидности соединения или ее отсутствии. В качестве контроля использовались образцы с фильтрами, пропитанными чистым растворителем [14].
Нами исследовалась радиальная и линейная скорость роста микроскопических грибов [15]. Для эксперимента по оценке скорости роста к суспензии спор микроскопических грибов добавляли растворы исследуемых веществ и выдерживали в течение определенного времени: 0,5, 1, 3, 5 ч. Затем каплю суспензии спор микроскопических грибов (0,01 мл) наносили в центр чашки Петри с плотной питательной средой. Затем чашки инкубировались в термостате при (27 ± 2) °С и влажности 90 %. Рост колонии оценивался измерением ее диаметра в двух перпендикулярных направлениях через каждые двое суток в течение двух недель. Контролем служили образцы инокулированных суспензией спор микромицетов, выдержанных в течение определенного времени без биоцидов. На основании полученных данных составляли графики зависимости скорости роста исследуемых культур от времени.
Результаты исследования и их обсуждение
Представляло интерес исследовать взаимосвязь биоцидной активности (фунгицидной и бактерицидной) S(Se), N-содержащих гетероциклических соединений с их химической структурой. Все исследованные соединения являются производными оксипиридина. В соединении 5 отсутствуют атомы халькогенов, тогда как в соединениях 1–4 они имеются. В состав соединений 1–2 входят атомы серы, а в состав соединений 3–4 – селена. Между собой соединения 1 и 2 и 3 и 4 отличаются количеством присутствующих в них атомов серы и селена.
Анализ результатов показывает следующее (таблица).
В ходе экспериментов было установлено, что исходное соединение пиридин N-оксид (5), не содержащее в своем составе атомов халькогенов, не проявило ни бактерицидной, ни фунгицидной активности. Введение серы в пиридин N-оксид с образованием соединения (1) приводит к появлению бактерицидной и фунгицидной активности, причем фунгицидный эффект выражен более сильно, по сравнению с бактерицидным. Наибольшее бактерицидное действие данное соединение оказывает на Staphylococcus aureus, а фунгицидный эффект в наибольшей степени проявляется по отношению к Penicillium cyclopium и Аlternaria alternata. Соединение 2, которое представляет собой продукт окисления соединения 1, также обладало бактерицидной и фунгицидной активностью, но в этом случае имело место усиление бактерицидного действия по отношению ко всем культурам и снижение фунгицидной активности по отношению ко всем исследуемым микромицетам. При введении селена в исходное соединение пиридин N-оксид с образованием соединения (3) также отмечалось наличие фунгицидной и бактерицидной активности. По сравнению с соединением 1 имело место усиление биоцидного эффекта по отношению к Escherichia coli, однако фунгицидное действие снижалось, за исключением Penicillium chrysogenum и особенно Аspergillus terreus. Продукт окисления соединения 3 (соединение 4) проявил повышенную активность по отношению к Pseudomonas aeruginosa и фунгицидную активность по отношению к Аlternaria alternata, Penicillium cyclopium, Penicillium chrysogenum, Аspergillus niger. При сравнении биоцидной активности S и Se-содержащих соединений (2 и 4) можно сказать, что эти соединения обладают практически равной бактерицидной активностью, но соединение серы уступает по фунгицидному действию.
Известно, что при оценке биоцидного действия новых химических соединений используется такой физиологический показатель, как радиальная и линейная скорости роста [15]. В данной серии экспериментов нами использовались селенсодержащие соединения и культуры A. terreus и P. chysogenum. Как видно из таблицы, достаточно высокой фунгицидной активностью обладал диселенид (4). В связи с этим нами проводилось сравнение радиальной скорости роста для соединений 3 и 4. В качестве тест-культур при исследовании скорости роста грибов исследовался A. terreus – наиболее резистентный микроорганизм ко всем исследуемым соединениям и P. chysogenum – один из наименее резистентных микромицетов к исследуемым селенсодержащим соединениям.
На рис. 1 приведена средняя радиальная скорость роста по отношению к грибам при действии на них Se-содержащих биоцидов. Анализ этих данных показывает, что средняя скорость роста не зависела от времени выдерживания суспензии микроорганизмов в растворах исследуемых соединений, а зависела только от вида микроскопического гриба и природы химического соединения. Подтверждением этому могут являться данные по линейной скорости роста гриба Аspergillus terreus, представленные на рис. 2. На рис. 2 представлена линейная скорость роста колоний, выросших из спор, подверженных воздействию селенсодержащих соединений в течение 5 ч.
Рис. 1. Средняя радиальная скорость роста колоний A. terreus и P. chysogenum
Рис. 2. Линейная скорость роста Aspergillus terreus в присутствии соединений 3 и 4
Рис. 3. Линейная скорость роста Penicillium chrysogenum, в присутствии соединений 3 и 4
Хотя минимальные ингибирующие концентрации данных соединений по отношению к этому грибу одинаковы (таблица), характер роста отличается в начальный и конечный период. На начальном периоде более высокая скорость роста данного микроорганизма наблюдалась в присутствии соединения (3). При действии соединения (4) наблюдалась более длительная лаг-фаза. Все это позволяет говорить о более сильном ингибировании начального роста биоцидом (4).
При действии биоцидов на P. сhrysogenum характер роста остается одинаковым, однако скорость роста колоний существенно меньше, что может быть связано с физиолого-биохимическими особенностями этих грибов.
Выводы
Таким образом, наши эксперименты показали, что биоцидный эффект зависит от химической структуры соединения и от вида халькогена (S, Se). Однако эта зависимость носит неоднозначный характер. Так, увеличение количества атомов серы в соединении приводит к повышению бактерицидной активности и снижению фунгицидной активности. Увеличение количества атомов селена, напротив, повышает фунгицидную активность, не влияя на бактерицидный эффект. Таким образом, изменяя структуру исследуемых нами соединений, можно регулировать их биоцидную активность, повышая или снижая их фунгицидное и бактерицидное действие.
Учитывая бактерицидную и фунгицидную активность исследуемых нами халькогенсодержащих гетероциклических соединений, последние можно рекомендовать в качестве биоцидных соединений, ингибирующих жизнедеятельность бактерий и микроскопических грибов, участвующих в процессе биодеградации промышленных и строительных материалов.
Рецензенты:
Соловьева И.В., д.б.н., заведующая лабораторией микробиома человека и средств его коррекции, ФБУН «Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной» Роспотребнадзора, г. Нижний Новгород;
Мельникова Н.Б., д.х.н., заведующая кафедрой фармацевтической химии и фармакологии, Нижегородская государственная медицинская академия, г. Нижний Новгород.
Фунгицид
Фунгицид – вещество химического или биологического происхождения, предназначенное для борьбы с заболеваниями растений. [5]
Содержание:
История
Заболевания растений, такие, как гнили, ржавчины и пятнистости, знакомы человечеству с древнейших времен, с тех самых пор, как люди начали целенаправленно выращивать определенные культуры. Задолго до нашей эры появились и первые рекомендации, касающиеся защиты ценных растений.
Гомер
До нашей эры
Рекомендации стали более стройными и многочисленными с началом новой эры. Плиний Старший в своем труде «История природы» осветил известные на тот момент данные о заболеваниях растений и методах борьбы с ними. Например, болезни зерна (речь, судя по всему, идет о головне) он рекомендовал предупреждать, пропитывая семена вином либо смешивая их во время хранения с измельченными листьями кипариса. [3]
Средние века
На протяжении следующего столетия перечень эффективных методов защиты обогатился. В 1705 году Хомберг открыл профилактические свойства сулемы (хлорной ртути), защищающей древесину от гниения. Вслед за этим Лукант ввел в обращение способ защиты семян пшеницы от головни путем их протравливания смесью мышьяка, извести и хлорной ртути.
К сожалению, развитие химической защиты растений долгое время ограничивалось незнанием этиологии некоторых заболеваний и биологии их возбудителей. Но в 1775 г. Тиллет обосновал происхождение и особенности передачи твердой головни пшеницы и вывел основные принципы распространения и «поведения» патогенов растений. Вслед за этим последовал еще перечень публикаций и работ других талантливых естествоиспытателей. С 1761 года в практику защиты были введены препараты меди, ее сульфат начал использоваться для обработки семян пшеницы. [3]
XIX век
В середине XIX века началось активное исследование оидиума винограда, для защиты от которого были предложены обработки серой (Туккери) и полисульфидами кальция («жидкость Гризона»). В 1881-1887 была изучена природа фитофтороза картофеля, Енсеном была рекомендована стерилизация клубней теплым воздухом. Этот же автор советовал очищать семена ячменя от возбудителей головни, прогревая их в теплой воде. [3]
В конце XIX века открыта бордоская жидкость, примененная вначале для защиты винограда от милдью, а затем для борьбы с болезнями на других культурах. Пьеру Милярде, который ее предложил, позже был установлен памятник в знак больших заслуг в городе Бордо. Из российских ученых большой вклад в развитие защиты растений от грибных и бактериальных заболеваний внесли М.С. Воронин, Н.А. Пальчевский, Н.В. Сорокин, А.С. Бондарцев и другие.
Фунгициды и их классификация
Фунгициды и их классификация
Данное вещество в основном применяют для плодово-овощных и зерновых культур. Развивающиеся страны активно выращивают эти культуры и, соответственно, фунгицидов применяют все больше и больше.
На рынке Украины фунгициды представлены очень широко. Сделать выбор среди разнообразия зарегистрированных в Украине торговых названий, действующих веществ и их соединений достаточно непросто. В данной статье мы систематизируем информацию об этих препаратах. В статье указаны торговые названия компаний, производящих оригиналы, или давно зарекомендовавшие себя средства.
Действующие вещества противогрибковых препаратов из одной химической группы похожи по химической структуре и имеют подобные признаки:
— принцип биохимического действия на патоген;
— мобильность в организме растения;
— виды контролируемых грибов;
— риск возникновения резистентности;
— нормы использования.
Локально-системные фунгициды (сюда относят и трансламинарные) просачиваются во внутрь к тканям обработанного листа и двигаются по обработанной части до определенных границ (это обусловлено препаратом), без перемещения к другим частям растения. Трансламинарное действие – это способность препарата проникать в ткани, двигаясь по межклеточному пространству. Иногда локально-системная функция может совмещаться с контактной.
Системные препараты, проникая в ткани растительного организма и могут оказывать лечебный эффект. Свободно-перемещающихся в растении в любом направлении химвеществ (действительно системных) очень мало. Основная часть это акропетальные противогрибковые препараты (двигаются в растении по направлению только вверх по тканям ксилемы). Базипетальное – движение системных препаратов сверху вниз.
Системные противогрибковые препараты имеют защитное и лечебное действие. Быстро проникая в ткани, практически не зависят от осадков.
Классификация по функциям
Превентивное (защитное) действие подразумевает создание защитного барьера для растения до того, как патоген поразит живой организм или начнет в нем развиваться. Фунгицид может предотвратить поражение растения, создав химический барьер, и не позволит развиваться патогену. Таким образом, можно спасти урожай и растению не понадобиться тратить энергию для защиты.
Фунгицид превентивного действия наносят на растение перед возможным заражением спорами грибков, но до их прорастания. Основные химические соединения действуют только на обработанной поверхности. Если инфекция уже поразила растение, то препараты могут снизить заражение здоровых частей растения или других незараженных растений на поле.
Лечебное свойство – перемещение противогрибковых препаратов по тканям растения к месту поражения патогеном и препятствие развития болезни. То есть эти препараты являются системными или локально-системными. Применение после проявления симптомов болезни дает шанс на выздоровление. Патогены также можно классифицировать в зависимости от вида их системно-инфекционного действия и можно разделить на локально-системное с перемещением по тканям листа и с перемещением по тканям всего растения.
Лечебные свойства фунгицидов позволяют им перемещаться к очагу инфекции и не оставаться на поверхности до появления спор. А их системность позволяет менее критично относится к качеству покрытия ими растения, в отличие от защитных препаратов. Поглощение растениями системных препаратов, соответственно, сводит их влияние на окружающую среду к минимуму. Использование технологии низких норм позволяет применять для борьбы малые дозы. Ассортимент системных фунгицидов небольшой по сравнению с превентивными препаратами, но эффективность более высокая. Но высокая эффективность с одноместным применением образует высокий риск образования резистентности.
Обработку лечебными фунгицидами проводят после проявления инфекции. Но не стоит забывать, что данный способ провоцирует популяцию патогенов и может вызвать резистентность. В свою очередь растение пораженное заболеванием не может дать потенциально максимального урожая.
Фунгициды можно классифицировать по типу биохимического действия на патоген
Противогрибковые препараты борются с патогеном, нарушая его определенные биохимические процессы, такие как повреждение клеточной оболочки, дезактивация критически важных энзимов или протеинов, угнетение ключевых процессов, таких как производство энергии или дыхания и т.д.
Одноцелевое действие – препарат действует только на один биохимический процесс физиологической жизнедеятельности гриба. Действие этих препаратов менее токсичное для растения и обычно имеют системные свойства.
Многоцелевого действия – фунгицид действует на несколько биохимических процессов физиологической жизнедеятельности гриба. Эти препараты более токсичны для растения и имеют контактные свойства.
Для решения вопроса с резистентностью необходимо чередование и смешивание фунгицидов с многоцелевым действием и низким уровнем резистентности и одноцелевого действия и высоким риском возникновения резистентности.
Сегодня ученые классифицируют фунгициды по принципу их биохимического действия на патогены и риском возникновения резистентности. Данную классификацию разработала международная организация FRAC- комитет действий по резистентности фунгицидов.
Все фунгициды имеют порядковые буквенные и цифровые коды в соответствии с началом коммерческих продаж и особенностей биохимического действия.
Ниже в таблицах приведены группы фунгицыдов по способу их действия и химического происхождения, которые зарегистрированы и используются в Украине. Но существуют и другие препараты.
Многие из указанных препаратов содержат два и более действующих веществ. Это позволяет расширить спектр влияния на инфекции и снижает риск возникновения резистентности.
ГРУПА А (FRAC)
ГРУППА В (FRAC).
ГРУППА C (FRAC)
Стробилуриновые. Характеризуются системной и локально-системной активностью. Все препараты этой группы имеют превентивное действие, и лечебное для некоторых болезней. Демонстрируют широкий спектр активности и контроль всех четырех основних групп вредных патогенов: Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes и Oomycetes. Однако эффективность стробилуринов против указанных групп патогенов варьируется. Крезоксим-метил и трифлоксистробин только умеренно контролируют многие заболевания, вызванные Oomycetes, и слабо или умеренно контролируют болезни, вызванные Basidiomycetes. Стробилуриновые лучше применять до появления инфекции или на ранних этапах развития болезней.
Коммерциализирован с 1996 г.
Коммерциализируется с 1989 г.
ГРУППА D (FRAC)
Анилино-пиримидины. Широкий спектр и системное защитное действие. Наиболее эффективны при превентивном применении. Коммерциализация с 1992 г.
ГРУППА Е (FRAC)
Азанафталены. Характеризуются соответственно системной и локально-системной превентивной активностью, контролируют возбудителей мучнистой росы. Квиноксифен (коммерциализация с 1997 г.) проквиназид (коммерциализация с 2005 г.)
Фенилпироли. Контактное и локально-системное защитное действие, широкий спектр эффективности против возбудителей Ascomycetes, Basidiomycetes и Deuteromycetes. Коммерциализация с 1990 г.
Дикарбоксимиды. Широкий спектр контактного превентивного и лечебного действия от Botrytis, Sclerotinia, Monilini и др. Коммерциализация с 1974 г.
ГРУППА F (FRAC)
Карбаматы. Системные фунгициды, особенно эффективны против грибов класса Oomycetes. Коммерциализирован с 1978 г.
ГРУППА G (FRAC)
Пиримидины. Наиболее эффективны против мучнистой росы. Системное превентивное и лечебное действие. Коммерциализация с 1975 г.
Имидазолы. Системные фунгициды широкого спектра защитного и лечебного действия. Коммерциализация с 1973 г.
Триазола. Наибольший класс фунгицидов, характеризующихся высокой эффективностью и широким спектром системного и локально-системного превентивного и лечебного действия. Между спектром активности этих препаратов существуют определенные различия, поскольку каждый из триазолов может действовать на несколько других участков биохимического синтеза стерола. При интенсивном применении резистентность развивается медленно и является следствием снижения чувствительности патогенов к механизму действия триазолов. Снижение этой чувствительности не влияет на эффективность новых, более активных триазолов. Коммерциализация с 1973 г.
Амины. Широкий спектр системной превентивной и лечебной активности. Коммерциализация с 1990-х годов.
Гидроксианилиды. Сегодня представлены одним составом – фенгексамид (компания «Байер»). Обеспечивают контроль заболеваний, вызываемых возбудителями Botrytis и других. Характеризуются локально-системным защитным действием.
Коммерциализируется с 1998 г.
ГРУППА Н (FRAC)
Амиды карбоновой кислоты (САА-фунгициды). Характеризуются системным и локально-системным защитным и определенным лечебным действием. Эффективны против грибов класса Oomycetes. Коммерциализация с 1988 г.
ГРУППА U (FRAC)
Фосфонаты этила. Фосетил алюминия, отрыт компанией «Рон Пуленк». Характеризуется системной активностью с акропетальным и базипетальным перемещением. Применяется для превентивной защиты против возбудителей класса Oomycetes, имеет определенные лечебные свойства. Коммерциализированный с 1977.
ГРУППА М (FRAC)
В группу входят органические и неорганические соединения. Неорганические фунгициды на основе серы и меди являются самыми старыми фунгицидами, хотя применяются и в наше время. Препараты этой группы характеризуются превентивным действием. Считается, что они имеют низкий риск возникновения резистентности. Перекрестная резистентность между препаратами этой группы, имеющих различное химическое происхождение, отсутствует.
Медь. Начало применения как фунгицида приходится на 1880-е годы (в виде бордоской смеси).
Дитиокарбаматы. Характеризуются широким спектром превентивного контактного действия. Начало коммерциализации Тираму, который был первым открытым фунгицидом этой группы, до 1942 г.
Фталимид. Характеризуется широким спектром превентивного контактного действия. Коммерциализация с 1952 г.
Хлоронитрилы. Сегодня группа представлена одним соединением – хлороталонил. Характеризуется широким спектром превентивной контактной активности. Коммерциализация с 1964 г.
Квиноны. В группе одно соединение – дитианон. Характеризуется контактной превентивной активностью широкого спектра. Угнетает прорастания спор. Коммерциализация с 1963 г.
Общие методы предупреждения возникновения резистентности
Для некоторых популяций патогенных грибов свойственно иметь естественную резистивность к фунгицидам. Не исключена и генетическая чувствительность разной степени к группам химических соединений. Резистивность появляется из-за размножения и распространения небольшого количества грибов, с которыми произошла мутация, выживших после применения фунгицидов. Наиболее склонны к резистентности патогены, у которых происходит быстрая смена большого количества поколений. Это происходит когда непрерывно применяют препараты одинаковые по способу действия и из одной химической группы.
На возникновение резистентности влияет природа химического соединения, и количество процессов в патогене на которые она влияет. Чаще всего резистентность наблюдается у фунгицидов с одноместным действием, таких как Беномил и Металаксил. Препараты многоместного действия – Манкоцеб, Кафтан и Тирами вызывают совсем малое количество случаев резистентности. Это объясняется тем, что у этих препаратов вещество нарушает несколько процессов, и соответственно, необходимо большее количество мутации на генном уровне. При постепенном многоуровневом развитии резистентности антрирезистивная регуляция проходит легче.
Встречается и перекрестная резистентность к разным фунгицидам. Это когда развитая резистентность к одному фунгициду или группе фунгицидов снижает чувствительность гриба к другому фунгициду. Такое может произойти и с препаратом, который ранее не применялся на данном участке. Перекрестную резистентность вызывают препараты из одной химической группы или химгрупп с одинаковым способом действия.
Многократная резистентность появляется в популяции патогенов при условии резистивности гриба к двум фунгицидам, принадлежащим к разным химическим группам. Эта ситуация возникает когда от многократного использования одного фунгицида развивается резистентность, а затем, когда начинается многократное использование другого фунгицида, у гриба развивается резистентность и к другому препарату. Чтобы не допустить такой ситуации многие системы защиты рекомендуют чередовать фунгициды с различными способами действия.
Для предотвращения формирования резистентности к фунгицидам необходимо строго соблюдать следующие правила:
— фунгицидами из группы «Ингибиторы внешних хинонов» (подгруппа С3 / FRAC код 11) проводить не более двух обработок за сезон;
— фунгициды разного способа биохимического действия на патоген (их смеси) использовать поочередно;
— Ограничивать количество обработок в течение сезона и использовать фунгициды только при необходимости. (Снижение селективного давления на популяцию патогенов);
— Придерживаться рекомендованных производителем норм по использованию препарата. Снижение норм может усилить развитие резистентности.
— Использовать интегрированные системы защиты от заболеваний, включая механические, биологические методы борьбы. Фунгициды использовать в разумных объемах;
— Предпочтительны фунгициды для превентивных обработок.