Фунгицид - Fungicide

Фунгициды находятся биоцидный химические соединения или биологические организмы, используемые для уничтожения паразитические грибы или их споры.[1] А фунгистатический тормозит их рост. Грибы могут нанести серьезный ущерб сельское хозяйство, что приводит к критическим потерям урожай, качество и выгода. Фунгициды используются как в сельском хозяйстве, так и для борьбы с грибковые инфекции у животных. Химические вещества, используемые для контроля оомицеты, которые не являются грибами, также называются фунгицидами, поскольку оомицеты используют те же механизмы, что и грибы, для заражения растений.[2]

Фунгициды могут быть контактными, трансламинарными или системными. Контактные фунгициды не попадают в ткани растения и защищают только растение, на которое нанесен спрей. Трансламинарные фунгициды перераспределяют фунгицид с верхней опрыскиваемой поверхности листа на нижнюю необработанную поверхность. Системные фунгициды поглощаются и перераспределяются по сосудам ксилемы. Некоторые фунгициды проникают во все части растения. Некоторые из них носят локально системный характер, а некоторые движутся вверх.[3]

Большинство фунгицидов, которые можно купить в розницу, продаются в жидкой форме. Очень распространенным активным ингредиентом является сера,[4] присутствует в 0,08% в более слабых концентратах и ​​до 0,5% в более сильнодействующих фунгицидах. Фунгициды в порошкообразной форме обычно содержат около 90% серы и очень токсичны. Другие активные ингредиенты фунгицидов включают: масло нима, Розмари масло, масло жожоба, бактерия Bacillus subtilis, и полезный гриб Улокладиум oudemansii.

Фунгицид остатки были обнаружены в продуктах питания для потребления человеком, в основном в результате послеуборочной обработки.[5] Некоторые фунгициды опасны для человека здоровье, Такие как винклозолин, который был выведен из употребления.[6] Зирам также является фунгицидом, который токсичен для людей при длительном воздействии и смертельным при проглатывании.[7] Ряд фунгицидов также используется в здравоохранении.

Природные фунгициды

У растений и других организмов есть химическая защита, которая дает им преимущество против таких микроорганизмов, как грибы. Некоторые из этих соединений можно использовать в качестве фунгицидов:

Целые живые или мертвые организмы, которые эффективны при уничтожении или подавлении грибков, иногда могут использоваться в качестве фунгицидов:

Сопротивление

Патогены реагируют на использование фунгицидов путем развития сопротивление. В этой области было выявлено несколько механизмов сопротивления. Развитие устойчивости к фунгицидам может быть постепенным или внезапным. При качественном или дискретном сопротивлении мутация (обычно с одним геном) производит раса грибка с высокой степенью устойчивости. Такие устойчивые сорта также имеют тенденцию демонстрировать стабильность, сохраняющуюся после того, как фунгицид снят с продажи. Например, сахарная свекла пятнистость листьев остается устойчивой к азолы спустя годы после того, как они больше не использовались для борьбы с болезнью. Это потому, что такие мутации имеют высокий давление отбора когда используется фунгицид, но при отсутствии фунгицида давление отбора для их удаления низкое.

В тех случаях, когда резистентность возникает более постепенно, можно увидеть сдвиг в чувствительности патогена к фунгициду. Такое сопротивление полигенный - накопление множества мутаций в разных генах, каждая из которых имеет небольшой аддитивный эффект. Этот тип сопротивления известен как количественное или постоянное сопротивление. При таком виде устойчивости популяция патогенов вернется в чувствительное состояние, если фунгицид больше не будет применяться.

Мало что известно о том, как вариации в обработке фунгицидами влияют на давление отбора для развития устойчивости к этому фунгициду. Фактические данные показывают, что дозы, обеспечивающие максимальный контроль над болезнью, также обеспечивают наибольшее давление отбора для приобретения сопротивления, а более низкие дозы уменьшают давление отбора.[21]

В некоторых случаях, когда патоген развивает устойчивость к одному фунгициду, он автоматически приобретает устойчивость к другим - явление, известное как перекрестное сопротивление. Эти дополнительные фунгициды обычно принадлежат к одному химическому семейству или имеют одинаковый механизм действия, или могут быть детоксифицированы с помощью того же механизма. Иногда возникает отрицательная перекрестная устойчивость, когда устойчивость к одному химическому классу фунгицидов приводит к увеличению чувствительности к другому химическому классу фунгицидов. Это было замечено с карбендазим и диетофенкарб.

Есть также зарегистрированные случаи эволюции множественная лекарственная устойчивость патогенами - устойчивость к двум химически различным фунгицидам посредством отдельных мутационных событий. Например, Botrytis cinerea устойчив к азолам и дикарбоксимидные фунгициды.

Есть несколько путей, с помощью которых патогены могут развивать устойчивость к фунгицидам. Наиболее распространенным механизмом является изменение целевого сайта, в частности, защита от фунгицидов, действующих на один сайт. Например, Черная Сигатока, экономически важный возбудитель бананов, устойчив к QoI фунгициды, благодаря единственному нуклеотид изменение, приводящее к замене одного аминокислота (глицин) другим (аланином) в целевом белке фунгицидов QoI, цитохром б.[22] Предполагается, что это нарушает связывание фунгицида с белком, делая фунгицид неэффективным. Повышающая регуляция целевых генов также может сделать фунгицид неэффективным. Это наблюдается у устойчивых к DMI штаммов Venturia inaequalis.[23]

Устойчивость к фунгицидам можно также развить за счет эффективных отток фунгицида из клетки. Septoria tritici с помощью этого механизма развила множественную лекарственную устойчивость. У возбудителя было пять Транспортеры типа ABC с перекрытием субстрат особенности, которые вместе работают, чтобы выкачать токсичные химические вещества из клетки.[24]

Помимо механизмов, описанных выше, грибки могут также развиваться. метаболические пути которые обходят целевой белок или приобретают ферменты которые обеспечивают метаболизм фунгицида до безвредного вещества.

Управление устойчивостью к фунгицидам

Комитет действий по сопротивлению фунгицидам (FRAC)[25] имеет несколько рекомендуемых практик, чтобы попытаться избежать развития устойчивости к фунгицидам, особенно в отношении фунгицидов из группы риска, включая Стробилурины Такие как азоксистробин.[25] FRAC относит группы фунгицидов к классам, в которых вероятна перекрестная резистентность, обычно потому, что активные ингредиенты имеют общий способ действия.[26] FRAC организован CropLife International.[27][25]

Продукты не всегда следует использовать изолированно, а скорее в виде смеси или чередования спреев с другим фунгицидом с другим механизмом действия. Вероятность развития резистентности патогена значительно снижается из-за того, что любые изоляты, устойчивые к одному фунгициду, будут уничтожены другим; другими словами, потребуются две мутации, а не одна. Эффективность этого метода может быть продемонстрирована Металаксил, а фениламид фунгицид. При использовании в качестве единственного продукта в Ирландия для борьбы с фитофторозом картофеля (Phytophthora infestans ), устойчивость развивалась в течение одного вегетационного периода. Однако в таких странах, как Великобритания там, где он продавался только в виде смеси, проблемы с сопротивлением развивались медленнее.

Фунгициды следует применять только в случае крайней необходимости, особенно если они относятся к группе риска. Снижение количества фунгицида в окружающей среде снижает давление отбора для развития устойчивости.

Производители дозы всегда следует соблюдать. Эти дозы обычно предназначены для обеспечения правильного баланса между контролем над заболеванием и ограничением риска развития резистентности.[нужна цитата ] Более высокие дозы увеличивают давление отбора для односайтовых мутаций, которые придают устойчивость, поскольку все штаммы, кроме тех, которые несут мутацию, будут удалены, и, таким образом, устойчивый штамм будет размножаться. Более низкие дозы значительно увеличивают риск полигенной устойчивости, поскольку штаммы, которые немного менее чувствительны к фунгициду, могут выжить.

Лучше использовать комплексная борьба с вредителями подход к борьбе с болезнями, а не полагаться только на фунгициды. Это включает использование устойчивых сортов и гигиенические методы, такие как удаление груды отбросов картофеля и стерни, на которых патоген может перезимовать, что значительно снижает титр патогена и, следовательно, риск развития устойчивости к фунгицидам.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Взаимодействие 2,4,5-трих | орофенилсульфонилметилтиоцианата со спорами грибов
  2. ^ Латинхауверс М., де Вит П.Дж., Говерс Ф. Оомицеты и грибы: аналогичное оружие для поражения растений. Тенденции в микробиологии, том 11 462-469
  3. ^ Мюллер, Дарен. «Фунгициды: терминология». Государственный университет Айовы. Получено 1 июня, 2013.
  4. ^ К. Майкл Хоган. 2011 г. Сера. Энциклопедия Земли, ред. А. Йоргенсен и К. Дж. Кливленд, Национальный совет по науке и окружающей среде, Вашингтон, округ Колумбия В архиве 28 октября 2012 г. Wayback Machine
  5. ^ Химия пестицидов и биология под редакцией Г. Т. Брукса и Т. Р. Робертса. 1999. Издано Королевским химическим обществом.
  6. ^ Hrelia и другие. 1996 - Генетическая и негенетическая токсичность фунгицида Винклозолин. Мутагенез Том 11 445-453
  7. ^ Национальный центр биотехнологической информации. База данных PubChem Compound; CID = 8722, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/8722( доступно 13 января 2019 г.)
  8. ^ Ho, CL; Ляо, ПК; Wang, EI; Вс, Ю.С. (сентябрь 2011 г.). «Состав и противогрибковые действия эфирного масла листьев Neolitsea parvigemma из Тайваня». Обмен информацией о натуральных продуктах. 6 (9): 1357–60. PMID  21941915.
  9. ^ Накахара, Кадзухико; Alzoreky, Najeeb S .; Ёсихаши, Тадаши; Nguyen, Huong T. T .; Trakoontivakorn, Gassinee (октябрь 2003 г.). «Химический состав и противогрибковая активность эфирного масла из Цимбопогон нардус (Цитронелла трава) ". Японский международный исследовательский центр сельскохозяйственных наук. 37 (4): 249–52. ИНИСТ:15524982.
  10. ^ Паттнаик, S; Субраманьям, ВР; Коле, С. (1996). «Антибактериальное и противогрибковое действие десяти эфирных масел in vitro». Микробиос. 86 (349): 237–46. PMID  8893526. ИНИСТ:3245986.
  11. ^ Прабусенивасан, Сеенивасан; Джаякумар, Маниккам; Игнасимуту, Саваримуту (2006). «Антибактериальная активность некоторых эфирных масел растений in vitro». BMC Дополнительная и альтернативная медицина. 6: 39. Дои:10.1186/1472-6882-6-39. ЧВК  1693916. PMID  17134518.
  12. ^ Кавамура, Ф .; Охара, S .; Нисида, А. (15 марта 2004 г.). «Противогрибковая активность компонентов сердцевины Gmelina arborea: Часть 1. Чувствительный противогрибковый тест против базидиомицетов». Holzforschung. 58 (2): 189–192. Дои:10.1515 / HF.2004.028.
  13. ^ Сингх, Трипти; Сингх, Адья П. (сентябрь 2012 г.). «Обзор натуральных продуктов как средства защиты древесины». Древесная наука и технология. 46 (5): 851–870. Дои:10.1007 / s00226-011-0448-5.
  14. ^ Моррис, Пол I; Стирлинг, Род (сентябрь 2012 г.). «Экстракты западного красного кедра связаны с долговечностью при контакте с землей». Древесная наука и технология. 46 (5): 991–1002. Дои:10.1007 / s00226-011-0459-2.
  15. ^ США 6174920  Способ борьбы с поражением растений мучнистой росой с помощью воска жожоба
  16. ^ Пиццо, Бенедетто; Pometti, Carolina L .; Шарпантье, Жан-Поль; Буазо, Натали; Саидман, Беатрис О. (июль 2011 г.). «Взаимоотношения с участием нескольких типов экстрактивных веществ пяти местных аргентинских древесных пород родов Prosopis и Acacia». Промышленные культуры и продукты. 34 (1): 851–859. Дои:10.1016 / j.indcrop.2011.02.003.
  17. ^ «Белая капля - то, что нужно для лозы». Science Daily. 2002-09-12. Получено 2009-04-01.
  18. ^ Кэмпбелл, Малкольм (19 сентября 2003 г.). «Информационный бюллетень: молочный фунгицид». Австралийская радиовещательная корпорация. Получено 2009-04-01.
  19. ^ Али, Парсаймер; Чен И-Фэн; Саргсян, Эльмира (2014). «Биоактивные молекулы растительных экстрактов с противоинфекционными и ранозаживляющими свойствами». Микробиология хирургических инфекций: 205–220. Дои:10.1016 / B978-0-12-411629-0.00012-X.
  20. ^ «Использование и эффективность МАСЛА ЧАЙНОГО ДЕРЕВА». WebMD. WebMD, LLC.
  21. ^ Меткалф, Р.Дж. и другие. (2000) Влияние дозы и подвижности на силу селекции на устойчивость к фунгицидам DMI (ингибиторы деметилирования стеролов) в полевых экспериментах с прививками. Патология растений 49: 546–557
  22. ^ Sierotzki, Helge (2000) Режим устойчивости к ингибиторам дыхания в ферментном комплексе цитохрома bc1 полевых изолятов Mycosphaerella fijiensis Наука о борьбе с вредителями 56:833–841
  23. ^ Шнабель, Г., и Джонс, А. Л. 2001. Ген 14a-деметилазы (CYP51A1) сверхэкспрессируется в V. inaequalis штаммы, устойчивые к миклобутанилу. Фитопатология 91:102–110.
  24. ^ Zwiers, L.H. et al. (2003) ABC-переносчики патогена пшеницы Mycosphaerella graminicola действуют как защитные средства против биотических и ксенобиотических токсичных соединений. Молекулярная генетика и геномика 269:499–507
  25. ^ а б c "Веб-сайт Комитета действий по сопротивлению фунгицидам".
  26. ^ «Агенты борьбы с грибками, отсортированные по типу перекрестной резистентности и способу действия» (pdf). 2020. Получено 2020-09-04.
  27. ^ «Управление сопротивлением». CropLife International. 2018-02-28. Получено 2020-11-22.

внешняя ссылка