Теоретичні основи та методи біологічного захисту сільськогосподарських рослин

Природні механізми та види антагонізму

Біологічний захист рослин дозволяє знизити шкоду від патогенів та шкідників без високого хімічного навантаження. У закритому ґрунті цей метод часто стає основним, оскільки можливості застосування хімії в теплицях сильно обмежені, а для боротьби з бактеріозами томата та капусти ефективних хімікатів немає. Біопрепарати відрізняються порівняно низькою вартістю, простотою виробництва та можливістю виготовлення прямо на місці в потрібні строки.

В основі біологічного методу лежить управління природними взаємозв'язками між організмами. Усі міжвидові контакти поділяють на співіснування (симбіоз, синергізм, індиферентність) та антагонізм. Для захисту рослин практичний інтерес становлять саме антагоністичні відносини, коли один вид пригнічує життєдіяльність іншого. Ці механізми діляться на кілька основних типів.

• Конкуренція за живлення. Більш швидкорослі організми активно колонізують субстрат. Наприклад, бактерії роду Pseudomonas швидко засвоюють іони заліза і перетворюють їх на сидерофори, роблячи недоступними для патогенів.
• Антибіоз. Пригнічення життєдіяльності шкідливих видів за рахунок виділення в середовище токсинів або антибіотиків.
• Паразитизм і гіперпаразитизм. Використання одного мікроорганізму іншим як джерела живлення. У польових умовах гриби роду Darluca (Вайїса) паразитують на іржавних грибах, а гриби роду Ampelomyces — на борошнисто-росяних.
• Хижацтво. Знищення жертви перед початком живлення, як це роблять хижі гриби роду Arthrobotrys.

Застосування бактеріофагів та вакцинація рослин

Використання бактеріофагів (вірусів бактерій) проти бактеріозів рослин — перспективний, але малодосліджений напрямок. Бактеріофаги здатні уражати не тільки бактерії, а й деякі види грибів. На основі комплексу п'яти бактеріофагів фітопатогена Pseudomonas syringae, виділених із ґрунту та хворих рослин, був створений лікувально-профілактичний препарат Пентафаг. При його застосуванні віруси впроваджуються в клітини патогена, розмножуються і руйнують їх зсередини. Після загибелі однієї бактеріальної клітини вивільняється 100–200 нових частинок бактеріофага, здатних заражати інші клітини.

Іншим методом боротьби з вірусними інфекціями є преінокуляція — вакцинація рослин слабопатогенними штамами вірусів. Цей прийом дозволяє попередити розвиток тяжких епіфітотій на плантаціях. Для захисту сприйнятливих до вірусу тютюнової мозаїки (ВТМ) сортів томата у відкритому та захищеному ґрунті застосовують вакцинний штам ВТМ-У-69. Це стабільний природний штам, що забезпечує тривалий захисний ефект без прояву симптомів хвороби у рослин.

• Комерційних біопрепаратів у світі — понад 40
• Вихід бактеріофагів з однієї клітини — 100–200 шт.
• Стабільність вакцинного штаму ВТМ-У-69 — 99,7%

Вакцинація овочевих культур проти вірусних хвороб

Вакцинація ослабленими штамами захищає тепличні овочі від тяжкого перебігу вірусних інфекцій. Препарат стримує розвиток хвороби без прояву зовнішніх симптомів і знижує концентрацію агресивних вірусних частинок. До масового впровадження стійких гібридів томатів цей метод використовували у промислових масштабах, щороку обробляючи не менше 100 га теплиць.

Для захисту томатів застосовують вакцинний штам \У-69, який забезпечує прибавку урожаю в середньому на 23 %. Обробка проводиться один раз шляхом обприскування сіянців водним розчином препарату. Технологія вимагає суворого дотримання строків та температурного режиму.

1. Підготуйте водний розчин вакцинного штаму \У-69 і додайте в нього карборунд № 20 у кількості 15 г/л для кращого проникнення вакцини.
2. Проведіть обприскування 8–10-денних проростків у фазі розгорнутих сім'ядольних листків або зачатків справжніх листків.
3. Завершіть обробку не пізніше ніж за 3–4 дні до пікірування розсади.

Схожа технологія застосовується для захисту огірка у захищеному ґрунті від вірусу зеленої крапчастої мозаїки (ВЗКМО). Без захисту ця хвороба, що поширюється з насінням та під час догляду, забирає від 20 до 45 % урожаю. Вакцинація препаратом ВІРОГ-43 на основі стабільного слабопатогенного штаму (генетична стабільність 98 %) дозволяє звести ці втрати до мінімуму.

Через 10–12 днів після обробітку на рослинах огірка може проявитися дуже слабка мозаїка, яка пізніше повністю зникає. Концентрація патогена в тканинах знижується у 2–5 разів порівняно з невакцинованими рослинами. Понад 80 % посадок зберігають безсимптомність до кінця обороту.

Бактеріальні біопрепарати на основі псевдомонад

Основу сучасних бактеріальних препаратів проти хвороб рослин становлять бактерії родів Pseudomonas та Bacillus. Сапротрофні псевдомонади (Pseudomonas fluorescens, P. putida, P. aureofaciens) заселяють ризосферу і служать природними регуляторами ґрунтових фітопатогенів. Вони швидко ростуть, засвоюють органіку та активно виробляють антибіотики, бактеріоцини, сидерофори та стимулятори росту.

Серед антибіотиків, що виділяються псевдомонадами, найбільш важливими є феназин-1-карбонова кислота, 2,4-діацетилфлороглюцинол та пірролнітрин. На основі пірролнітрину, вперше виділеного у 1964 році з P. pyrrocinia, були створені відомі хімічні фунгіциди — флудиоксоніл (препарати групи Максим) та фенприклоніл (препарати групи Берет). Сьогодні гени синтезу цих антибіотиків клоновані, що відкриває шлях до створення ще ефективніших біоагентів.

Важливу роль відіграє здатність псевдомонад виробляти сидерофори — сполуки, що здійснюють транспорт заліза. В умовах дефіциту вони міцно зв'язують тривалентне залізо, позбавляючи живлення ґрунтових патогенів. Наприклад, проростання хламідоспор збудника фузаріозного в'янення Fusarium oxysporum повністю припиняється при концентрації заліза в ґрунті 10-7? -10-77 М.

Для підвищення ефективності препаратів вчені використовують методи генетичної модифікації. Так, впровадження плазміди у клітини P. putida дозволило бактеріям використовувати саліцилат як джерело живлення. Це збільшує популяцію корисних бактерій у прикореневій зоні рослин. На основі псевдомонад створені такі вітчизняні препарати, як Планриз (раніше відомий під назвою Ризоплан), Псевдобактерин-2 та Агат-25.

• Прибавка врожаю томатів від вакцинації — в середньому 23 %
• Витрата карборунду № 20 — 15 г/л
• Стабільність штаму у вакцині ВІРОГ-43 — 98 %
• Титр препарату Планриз — 2 х 10° клітин в 1 мл

Препарат Планриз випускається у формі культуральної рідини на основі штаму АР-33 бактерій Pseudomonas fluorescens. Його виробляють на біофабриках для захисту посадок капусти. Бактерії наносяться на насіння, заселяють ризосферу молодої рослини і створюють захисний бар'єр за рахунок виділення антибіотиків, сидерофорів та ростостимулюючих речовин.

При обробітку листкової поверхні вегетуючих рослин бактерії атакують клітини епітелію листка і викликають неспецифічну відповідну реакцію рослин, яка виражається у виділенні фітоалексинів (речовини, що викликають загальне підвищення імунітету рослин). Ця особливість послужила обґрунтуванням для спроб використання препарату Планриз як профілактичного засобу в боротьбі з такими хворобами, як фітофтороз томатів та картоплі, пероноспороз та борошниста роса огірка.

Застосування. Рекомендовано дворазовий обробіток у період вегетації при появі перших ознак хвороби. Повторний обробіток через 20 днів. Препарат не токсичний і має короткий період очікування (два дні). Планриз можна застосовувати в бакових сумішах з інсектицидами: Ровикурт, Актелік, Амбуш, Цимбуш та Децис (Джалілов, Корсак, Перебитюк, 1994).

У вітчизняній літературі є численні повідомлення про високу ефективність Планризу проти фузаріозу, борошнистої роси, кореневих і прикореневих гнилей, фітофторозу на овочевих, плодових, ягідних та багатьох інших культурах. Однак на цих культурах препарат поки не зареєстрований. Наприклад, обробіток рослин огірка проти бактеріозу за нормою 1 л/га стримував розвиток хвороби порівняно з контролем на 30 %. Добре зарекомендував себе препарат виробництва Лискинської біофабрики (титр 5 млрд. спор/мл). Його застосовували для обробітку насіння в день сівби за нормою 20 мл/кг насіння. При цьому значно знижується ураженість рослин чорною ніжкою та судинним бактеріозом. При виявленні перших ознак бактеріозів рослини обробляють 0,1 %-ним робочим розчином препарату за нормою 0,3 л/га. Повторний обробіток — через 20 днів. При використанні цього препарату на томатах за нормою 0,5-1 л/га було отримано високу біологічну ефективність — 94,7-95,4 %. Для обробітку поверхні вегетуючих рослин препарат розводять у 500-1000 разів (від 2 до 6 л на га). Технологія застосування аналогічна використанню контактних препаратів із застосуванням прилипачів. Рекомендовано обробіток рослин до прояву хвороби. При необхідності можливі повторні обприскування, особливо за несприятливих погодних умов 2 ЕЕ | о судинний -Н в день сівби 0,3 бактеріоз Обприскування у період Судинний та вегетації 0,1%-ним оон слизистий робочим розчином при -(2) 10 мл/ 10 л води (Л) бактеріози появі перших ознак хвороби. Повторний обробіток через 20 днів Псевдобактерин-2. Ж та Псевдобактерин-2. ПС

Діюча речовина. Штам В$ 1393 бактерій Рзеи4дотопа$ аигео{асепз.

Препаративна форма. Культуральна рідина з титром препарату 2-3 х ЮМ О” клітин в 1 мл і порошкоподібний препарат з титром 2-3 х 10 10'? клітин в 1 мл розроблені в Інституті біохімії та фізіології мікроорганізмів РАН (м. Пущино, Московська обл.).

Характеристика препарату. Біологічний Засіб захисту рослин">засіб захисту рослин від грибних і бактеріальних хвороб на основі живих клітин бактерій роду РзеиЧотопа$, що має ростостимулюючий вплив на рослини. Біопрепарат розроблений в Інституті біохімії та фізіології мікроорганізмів ім. Г.К. Скрябіна РАН

Механізм дії. Ефект захисної дії ґрунтується на здатності бактерій цього штаму псевдомонад синтезувати антибіотики феназинового ряду, що ефективно пригнічують ріст багатьох фітопатогенних грибів.

Застосування. При використанні на овочевих культурах робоча рідина для обробки насіння повинна містити не менше 200 тис. активних клітин, а для поливу вегетуючих рослин і обробки коренів розсади — 20 тис. активних клітин (відповідно 10% і 107 в 1 мл).

ТАБЛИЦЯ 17. РЕКОМЕНДАЦІЇ щодо ЗАСТОСУВАННЯ ПРЕПАРАТІВ СЕРІЇ ПСЕВДОБАКТЕРИН-2 Список ПЕСТИЦИДІВ та АГРОХІМІКАТ..., 2001 Строк Спосіб, час обробки, Назва препарату Норми витрати Культура Призначення очікування особливості застосування (кратність) Гельмінтосп 9% узари, І | Замочування насіння за 18-24 0,1 л/кг ара години до сівби. Витрата — 1 - (-) Огірок кореневі ‚0-1,5 цибуля ГНИЛІ Бура Обприскування в період 10 л/га УР вегетації з інтервалом 20 -(2) ПЛЯМИСТІСТЬ ней Псевдо-бакте-рин-2, Ж д Гельмінтосп Я рузариь І | Замочування насіння за 18-24 0,1 л/кг Узар години до сівби. Витрата — - (-) озні 1,0-1,5 л/кг Томат кореневі ГНИЛІ Бура Обприскування в період 10 л/га УР вегетації з інтервалом 20 -(2) ПЛЯМИСТІСТЬ. днів Фузаріозні ризоктоніозн | Замочування насіння за 18-24 0,1 г/кг і, години до сівби. Витрата — Огірок пітіозні 1,0-1,5 л/кг кореневі ГНИЛІ Бура Обприскування в період 10 сть вегетації з інтервалом 20 -(2) Псевдо-бакте-рин-2, ПС днів. Витрата — 1000 л/га Фузаріозні ризоктоніозн | Замочування насіння за 18-24 0,1 г/кг і, години до сівби. Витрата — пітіозні 1,0-1,5 л/кг Томат кореневі ГНИЛІ Обприскування в період 10 л/га Оливкова вегетації з інтервалом 20 (2) ПЛЯМИСТІСТЬ м днів. Витрата — 1000 л/га

Псевдобактерин-2 рекомендований для передпосівної обробки насіння огірка і томата від кореневих гнилей та для обприскування цих же культур від оливкової плямистості.

Ефективність і переваги препарату. Прибавка врожаю томата і огірка в закритому ґрунті становить у середньому 15-20 %. Препарат не чинить негативного впливу на якість отримуваної продукції, нешкідливий для людини і теплокровних тварин. Псевдобактерин-2 сумісний із хітозаном, на відміну від аналогічних препаратів (агат-25, планриз). Застосування псевдобактерину-2 разом із хітозаном, окрім збільшення біологічної ефективності препаратів, подовжує строк їхньої дії. Для розширення спектра захисної і стимулюючої дії псевдобактерин-2 може використовуватися в багатокомпонентних сумішах з іншими біопрепаратами, наприклад штамами псевдомонад або грибними препаратами на основі триходерміну.

Строк зберігання препарату 45 діб при температурі 4-5°.

Препарати на основі бактерій р. ВасШиз

Із аеробних спороутворюючих бактерій найбільше значення як біологічний агент пригнічення чисельності фітопатогенів має ВасШиз зи 5. Повідомляється також про можливість використання в захисті рослин від хвороб ВасШиз тусо!4ез і ВасШи$ сегецб.

ВасШиз за 6$ відома під назвою сінної палички, поширена в ґрунті, воді, повітрі. В. зб ИИ$ утворює опуклі колонії ризоїдної форми. Добре росте на МПА, пептонно-кукурудзяному агарі та інших середовищах. Розмір клітин 0,7-0,8 х 2-3 мкм. У ґрунті бацили перебувають або в стані спор, або у вигляді вегетативних клітин. В. зибЫШ$ є продуцентом понад 70 антибіотиків. Деякі з них пригнічують ріст фітопатогенних мікроорганізмів.

Бактофіт. СП Діюча речовина. Жива культура штаму ІПМ 215 Васа за ИИ$ і продукований ним антибіотик із групи аміноглюкозидів. Механізм дії. У процесі виробництва в культуральній рідині утворюється антибіотик, здатний гальмувати розвиток фітопатогенів різної природи: бактерій і грибів. Цей же антибіотик виділяється бактеріями в ґрунті, що забезпечує захисний ефект проти ґрунтових фітопатогенів. Наприклад, у чашці Петрі на агаровому середовищі можна побачити взаємодію

ВасШаз заби$ і Ризатит $р., між якими виникає стерильна зона, куди не проникає міцелій патогенаПрепаративна форма. Порошок, що змочується, з біологічною активністю (БА) ЮОООЕАЛ. Розроблений у ДНЦ прикладної мікробіології (м. Протвіно, Московська обл.) з початковою назвою — бацифіт. Випускається у вигляді порошку, що змочується, сіруватого або світло-коричневого кольору, зі слабким запахом. Містить прилипач і стабілізатор, малотоксичний для тварин і не чинить негативної дії на рослини. Препарат гігроскопічний, тому його необхідно зберігати в герметично закритій тарі. Гарантійний строк зберігання два роки при температурах від +30 до -30°.

Застосування. Замочування насіння томата та полив розсади до і після пікірування (10 мл/1 л води) знижує зараженість рослин чорною ніжкою на 96 %, а кореневих гнилей на 91 %. Рекомендації щодо застосування наведено в табл. 18.