Природниі речовини біопрепаратів як аналоги діючих речовин синтетичних засобів захисту
Багато діючих речовин засобів захисту було спочатку знайдено в природі у рослин, бактерій, грибів, а потім на їх основі синтезовано штучні речовини, на підставі яких створено синтетичні препарати. Так, піретроїдам, які є аналогами природних піретринів, дали таку назву через їхню схожість за хімічною формулою і механізмом дії з природними піретринами, одержуваними з ромашок роду Pyrethrum. Піретрини — група природних інсектицидів, що містяться у квітках багаторічних трав родини Айстрові (Складноцвіті) з родів Pyrethrum, Chrysanthemum і Tanacetum, найбільший уміст — у квітках Піретрума цинерарієлистого — Pyrethrum cinerariifolium, більш відомого як далматська ромашка.
Раніше піретрини широко застосовували для боротьби з комахами, проте нині їх практично повністю витіснили синтетичні піретроїди, які є значно активнішими та фотостабільнішими за природні піретрини. Синтетичні піретроїди з’явилися на світовому пестицидному ринку на початку 1970-х років. Проте піретрини находять застосування як екологічно безпечні засоби для боротьби з ектопаразитами (педикульоз, коростяний кліщ, фтиріаз тощо), а також у виробництві протимоскітних спіралей, що тліють. По суті, суттєвої різниці в хімічних формулах і сайтах клітинної дії природних і синтетичних інсектицидів та інших засобів захисту не має.
Інші інсектициди природні інгібітори синтезу хітину були знайдені в канадській бальзамічній ялині, з якої виготовляли папір. Їх було виділено й ідентифіковано як ювабіон і дигідроювабіон. Ці природні речовини, що синтезуються в деревах і слугують засобом для захисту від пошкоджень шкідниками, виявилися аналогами фарзелінової кислоти. Розшифрувння їхнього складу дало змогу синтезувати низку аналогічних продуктів, що мають різну активність.
У 1960-ті роки виявлено гормон, що регулює линьку комах, — екдизон, а потім його аналог — екдистерон, який міститься в деревині тиса і в звичайній папороті. Пізніше з одного виду складноцвітих рослин було виділено гормон, що має антиювенільну активність, і синтезовано велику кількість хімічних сполук, що володіють ювенільною активністю, які умовно ділять за хімічними ознаками на 13 груп. Кожна з цих груп характеризується певною специфічністю дії на різні види і систематичні групи комах. Діючими речовинами, що порушують гормональні процеси в організмі комах, які забезпечують синтез хітину, є бупрофезин, дифлубензурон, люфенурон, новалурон, трифлумурон, циромазин.
Попередниками синтетичних неонікотиноїдів були природні нікотини, одержувані шляхом настоювання тютюну і махорки. Діюча речовина бенсултап інсектициду Банкол була отримана на базі нейротоксину, виділеного з морських кільчастих черв’яків. Авермектини (інсектициди природного походження) продукуються ґрунтовими мікорорганізмами — ґрунтовим грибом Streptomyces avermitilis.
Ґрунтовий гриб Streptomyces avermitilis
Перші природні стробілурини були виділені з гриба Strobilurus tenacellus. Стробіруліни — антибіотики, що продукують різні мікроорганізми. Вони належать до похідних бета-метоксиакрилової кислоти. Характеризуються високою фунгіцидною активністю, але використання їх у захисті рослин неможливе через низьку фотохімічну стабільність і високу летючість.
Вивчення структури природних стробірулінів дало змогу створити новий клас синтетичних фунгіцидів, які є біологічно активними аналогами природних речовин, що володіють високою стійкістю і фунгіцидною активністю, а також новим механізмом дії, пов’язаним із порушенням електронного транспорту в комплексі III мітохондріальної мембрани, що призводить до пригнічення клітинного дихання. Комплекс III (убіхінон — цитохром с-оксидоредуктаза) — проміжна ланка в ланцюзі дихальних ферментів бактерій і мітохондрій еукаріотів. Він каталізує перенесення електронів від убіхінону до цитохрому С. Стробілурини високоактивні проти широкого спектра грибів, які належать до аско-, базидіо-, дейтеро- та ооміцетів. Відомі фунгіциди (крім алюмінію фосетилу) ефективні проти збудників борошнистої або несправжньоборошнистої рос, а стробілурини — проти як одних, так і інших патогенів. Азоксистробін — аналог природних метаболітів грибів Strobilurins, Oudemansins.
Грибні інсектицидні препарати
З грибних біопрепаратів у біолабораторіях виготовляють низку грибних препаратів і для захисту рослин від шкідників — Боверин, Метаризин, Пециломін, Коніотиріум, Ашерсонію, Вертицилін, Ентомофторин тощо, і проти фітопатогенів — Ампеломіцин, Триходермін й ін.
Препарат Боверин виготовляють на основі ентомопатогенного гриба Beauveria bassiana, який спричиняє в багатьох видів комах хворобу — білу мюскардину. Боверин діє на комах контактно й перорально (через ротовий отвір). Рекомендовано до застосування способом обприскування рослин: на картоплі, помідорі, баклажані проти колорадського жука — 2–3 кг/га; на огірках і помідорах у закритому ґрунті проти тепличної білокрилки, тютюнового трипса — 4–8 кг/га.
Гриб Metarhizium anisopliae
Мікробіологічний препарат Метаризин (Ентоцид) на основі гриба Metarhizium anisopliae Sorokin призначено проти шкідників, які живуть у ґрунті (дротяники, несправжні дротяники, личинки хрущів, колорадський жук тощо), а також різних видів трипсів, зокрема західного квіткового (Frankliniella occidentalis) і пасльонового мінера (Liriomyza bryoniae). Усередині тіла комах розмноження гриба відбувається за допомогою гонідій, які в діаметрі сягають до 16 мкм. Проти ґрунтових шкідників препарат вносять у ґрунт навесні або восени шляхом поливу чи обприскування 5% суспензією.
Активною основою препарату АгроМар mtz (Метаризин) є ентомопатогенний гриб Metarhizium anisopliae, що проростає в порожнину тіла комах-шкідників і, виділяючи токсини, спричиняє їхню загибель. Препарат рекомендовано для захисту рослин від ґрунтових шкідників (личинок хрущів, вовчка, дротяників, совок, колорадського жука тощо). АгроМар mtz вносять у ґрунт способом обприскування, з поливною водою, у комплексі з добривами. Норма витрати — 5 л/га. Застосування препарату дозволяє різко зменшити, а часто повністю відмовитись від хімічних препаратів. Ефект після застосування триває кілька років.
Таблиця. Грибні біологічні інсектициди
Комбінований інсектицидний препарат Метавайт-Плюс на основі ентомопатогенних грибів Metarhizium anisopliae та Beauveria bassiana, міцелій яких здатний проникати через шкірні покриви ґрунтових шкідників, уражуючи жирову тканину та кишковий тракт, де вони розкладають хітин і утворюють ватний наріст міцелію на тілі шкідників, викликаючи порушення усіх функцій організму. Завдяки вмісту у своєму складі спор, ендо- та екзотоксинів, що продукує бактерія Bacillus thurіngіensіs, препарат спричиняє порушення функції кишківника, параліч нервової системи, м’язової тканини та органів дихання. Рекомендований для захисту рослин від ґрунтових шкідників, а саме: імаго та личинок травневого хруща, оленки волохатої, вовчка звичайного, личинок коваликів, гусениць совок тощо. Застосовують препарат шляхом внесення в ґрунт (основний обробіток ґрунту, культивація, перед боронуванням) або внесення в рядок (фертигація), яке проводять аплікатором під час сівби чи через систему краплинного зрошення в період вегетації рослин.
Препарат Вертицилін на основі гриба Verticillium (Cephalosporium) lecanii (Zimm) Viegas уражує тепличну білокрилку, деякі види попелиць і трипсів. Нині на його основі виробляють препарат вертицилін зерновий. На основі спеціальних штамів гриба Verticilliutn lecanii виготовляють препарати мікотал — проти оранжерейної білокрилки й верталек — для регулювання чисельності попелиць у теплицях.
Гриб Verticilliutn lecanii
Препарат Ашерсонія на основі інтродукованого з тропічних лісів гриба Aschersonia placenta Berk. et Br. уражує личинок білокрилок (цитрусової і тепличної) II і ІІІ віків. Гриб заповнює тіло личинок щільною масою міцелію. Застосовують шляхом обприскування рослин спорово-міцеліальною суспензією з титром не менше 5 × 107 спор/мл.
Ентомопатогенний гриб Beauveria bassiana
Комплексний біологічний препарат Агріінсекта на основі ентомопатогенних мікроміцетів і бактерій: гриби — Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae; бактерії — Bacillus thuringiensis, Streptomyces avermitilis. Ефективний біоінсектицид з контактною, шлунковою та системною дією, дозволяє контролювати широкий спектр шкідників. Рекомендовано для застосування на всіх сільськогосподарських культурах способом передпосівної обробки насіння з нормою витрати 0,5–3,0 л/т та обприскування рослин — 0,5–3,0 л/га. Є безпечним для ентомофагів та бджіл.
Біопрепарат Актофіт (Актоверм) четвертого покоління, активною основою якого є комплекс природних авермектинів (аверсектинів) груп B1 і B2, що продукуються корисним ґрунтовим грибком Streptomyces avermitilis. Це сильні специфічні нейротоксини, які, проникаючи в організм комах кишковим або контактним шляхом, безповоротно вражають їх нервову систему. Унаслідок цього настає параліч, і комахи гинуть. Має потужну овіцидну дію. Спектр пестицидної дії — інсектоакарицид кишково-контактної дії. Рекомендовано до застосування проти колорадського жука, попелиць, трипсів, біланів, совок, плодожерок, молей, листовійок, кліщів тощо на всіх культурах відкритого грунту з нормою витрати 1–2 л/га. Препарат токсичний для личинок та імаго. Проникаючи в організм шкідника, діє на нервову систему, викликаючи його параліч, через 1–3 дні шкідник гине. Тривалість захисної дії — 14 діб. Здатність авермектинів швидко розкладатися в навколишньому середовищі перешкоджає їх накопиченню в насінні, плодах, овочах і ґрунті. Тому препарат застосовують на овочевих і плодово-ягідних культурах за 48 год до збирання врожаю.
Сергій ХАБЛАК, д-р біол. наук, агроном
Інститут харчової біотехнології та геноміки
