Химическая защита растений

Химическая защита растений — один из самых эффективных способов борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений. Известно около 9 тыс. видов членистоногих животных — фитофагов, более 50 тыс. видов фитопатогенных микроорганизмов, около 8 тыс. видов сорных растений. Каждая из этих групп вредных организмов приносит 13—14% потерь стоимости урожая. Расчеты американских фитопатологов показывают, что без применения пестицидов потери от этих групп составили бы 78, 54 и 32% соответственно, а экспорт из США хлопчатника и сои упал бы на 27%. Кроме того, отказ от применения фунгицидов, которые, прежде чем быть рекомендованными для практического использования, проходят тщательную и всестороннюю оценку токсичности, может способствовать накоплению в растениях метаболитов фитопатогенных грибов — микотоксинов, гораздо более опасных, чем фунгициды.

Классификация фунгицидов

Разработаны разные классификации фунгицидов.

1. По происхождению фунгициды делятся на природные, получаемые из живых организмов, и синтетические, получаемые с помощью химического синтеза.

Природные фунгициды можно разделить:

• — на микробные антибиотики;
• — растительные антибиотики.

Микробные антибиотики, продуцируемые бактериями и грибами, широко применяют в медицине, и поскольку запрещено применять один и тот же препарат в медицине и в сельском хозяйстве (чтобы не было ускоренного привыкания к нему возбудителей болезней), то в защите растений антибиотики имеют ограниченное использование. Однако в Японии некоторые антибиотики, не рекомендованные для лечения людей, нашли широкое применение в защите риса от грибных и бактериальных болезней — пирикуляриоза, бактериального ожога. Фунгицидными и бактерицидными свойствами обладают также метаболиты лука, чеснока, редьки, зверобоя и многих других растений. Их посевы иногда используют для очищения почвы от запасов грибной и нематодной инфекций, но вытяжки из этих и других растений применяют лишь на небольших по площади участках — в приусадебных хозяйствах, на дачах, а очищенные препараты, обладающие антибиотической активностью, используют еще реже вследствие нетехнологичности их производства.

Наибольшее применение для защиты растений нашли синтетические препараты. Их также можно разделить на две группы:

• — неорганические фунгициды;
• — органические фунгициды.

Неорганические фунгициды — соединения металлов (меди, ртути, железа и т. д.), сера и ее производные. Эти препараты начали использовать очень давно: о том, что сера излечивает больные растения, писали еще античные ученые; и даже в первой половине XX в. они доминировали в сельском хозяйстве. Затем их использование стало уменьшаться вследствие ряда причин: высокой токсичности препаратов, содержащих ртуть, мышьяк и т. п.; дороговизны цветных металлов — меди, ртути и т. п.; сложности приготовления рабочих смесей (например, самый эффективный серосодержащий фунгицид — известково-серный отвар — очень сложен в приготовлении); наконец, созданием более эффективных и удобных для использования фунгицидов. Только медьсодержащие препараты бордоская жидкость и хлорокись меди — до сих пор используются в значительных объемах.

Органические фунгициды пришли на смену неорганическим менее 100 лет назад, но в настоящее время их ассортимент включает сотни препаратов из десятков классов химических соединений.

2. По воздействию на растения и на грибы фунгициды разделяют на контактные и системные.

Первые не проникают через кутикулу и образуют ядовитую пленку на поверхности растения, контакт с которой убивает споры или проростки грибов. Фактически, контактные фунгициды токсичны и для клеток растения, но вред для них не проявляется, поскольку препараты не проникают внутрь. К контактным фунгицидам относятся все неорганические и многие органические соединения.

Системные фунгициды проходят внутрь растения и мигрируют по нему, поэтому они являются более специфичными для грибов, чем контактные. Поиск системных фунгицидов осложнен тем, что они, сохраняя высокую токсичность по отношению к грибам, должны быть нетоксичными для растений. Такой поиск основан на биохимических различиях между растениями и грибами. Например, в состав клеточной стенки грибов входит аминосахар хитин, отсутствующий у растений. Значит, вещества, нарушающие синтез хитина (например, антибиотик полиоксин D), не будучи токсичными для растений, подавят рост грибов.

Обязательный компонент мембран многих групп эвкариотных организмов — стерин, укрепляющий мембраны. Но у человека это — холестерин, у растений — фитостерины, а у грибов — эргостерин. Они имеют незначительные, но важные различия в строении своих молекул, и эти различия используют для борьбы с паразитическими грибами. Например, один из специфических этапов синтеза эргостерина отщепление метильной группы от 14-го атома углерода (С-14) стероидного скелета. Эта процедура происходит с участием фермента С-14 деметилазы. Многочисленные химические вещества — триазолы, морфолины и другие — ингибируют этот фермент, поэтому их используют для создания фунгицидов, используемых как в сельском хозяйстве, так и в медицине для борьбы с грибами-дерматофитами, поражающими кожу, ногти, волосы.

Другая группа веществ — полиеновые антибиотики, продуцируемые актиномицетами, специфически связываются с разными стеринами и повреждают барьерные свойства мембран. Например, нистатин связывается с грибным эргостерином в гораздо меньших концентрациях, чем с холестерином, поэтому его применяют при заболеваниях людей глубокими микозами, в частности, кандидозом. Грибные антибиотики — статины — подавляют синтез стеринов на ранних этапах, их используют в медицине для борьбы с атеросклерозом, но они эффективно защищают и растения от поражения грибами и нематодами.

Синтез темных пигментов — меланинов — еще одно различие между грибами и растениями. В растениях они образуются только при отмирании (клетки темнеют, меланизируются), а у грибов — в активно функционирующих клетках. Для многих фитопатогенных грибов меланин — важный фактор патогенности, необходимый для внедрения гифы в ткань растения. Хлорированные производные бензола подавляют синтез меланина, одно такое производное — трициклазол — используется как коммерческий фунгицид для борьбы с пирикуляриозом риса.

Некоторые органические фунгициды проявляют свойства, промежуточные между контактными и системными. Они могут мигрировать внутри листа с верхней его части до нижней, но не способны транспортироваться из обработанного листа в другие части растения. Их называют трансламинарными.